第33卷第12期 2012年12月
焊接学报
TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSITTUTION
Vol.33No.12 December2012
一种冷丝填充速度的GABP优化算法
张鹏贤12，李浩12，张杰'　
（1.兰州理工大学有色金属合金教育部重点实验室，兰州730050
2.兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州
730050）
摘要：冷丝填充埋弧焊过程中，冷丝填充量是决定焊缝组织和性能的主要参数、通过大量的工艺试验研究了冷丝填充量对微观组织和力学性能的影响，利用焊接电弧热平衡规律建立了冷丝填充过程热量动态分配平衡方程，推导出了计算冷丝填充速度的关系式，采用人工神经网络实现了焊接电流、电弧电压、焊接速度与冷丝填充速度的非线性映射关系.结果表明，基于遗传算法的BP神经网络（BPneuralnetworkbasedongenet-iealgorithm，GABP)优化算法实现了冷丝填充埋弧焊过程的自适应控制，实际焊接冷丝填充速度与期望值之间的线性相关度达到0.99188，表明该算法可以满足冷丝填充理弧焊工艺及性能要求
关键词：冷丝填充埋弧焊；热量动态分配；遗传算法；BP神经网络
中图分类号：TC409 0序言
文章编号：0253-360X(2012)12007704
文献标识码：A
张鹏赞
电弧电压、焊接速度等其它工艺参数的相关性，探索了一种基于遗传算法的BP神经网络（GABP）算法
目前采用埋弧焊焊接高强钢、控轧钢等热敏感性强的材料时，由于高热输入导致熔池存在过多的热量，致使母材受到过热损害，其热影响区晶粒组织变得粗大，易产生脆化等不利于接头性能的现象"，合理控制熔池的能量分配可以减小过热对母材的损害，夏天东等人在埋弧焊过程中采用添加合金粉末的方法来平衡熔池热量的分配，从面提高了熔速率，减少了过热损害，但添加粉末实现起来相对复杂，而且填充量不易控制，冷丝填充埋弧焊是在传统单丝埋弧焊过程中，在熔池中插入一填充丝，该填充丝无需供电电源，故称冷丝，通过添加冷丝的方法来平衡熔池热量分配，提高熔敷速率，可减少对母材的过热损害[3]，冷丝填充埋弧焊过程中，合理的冷丝填充量是决定这种工艺方法应用效果的主要因素，若冷丝填充量过大，致使熔深变浅，熔合比降低，堆高增大，基至出现母材未焊透、栽丝等现象，若冷丝填充量过小，无法达到消耗熔池过多热量，减小过热损害的目的，这种工艺方法也就失去了存在的必要性，通过冷丝填充埋弧焊过程传热分析和试验研究，确定了冷丝填充速度与焊接电流，
收稿日期：201109-27
基金项目：甘肃省自然科学基金资助项目（ZS032-B25-015）：兰州理
工大学科研基金资助项目（hz0901005
万方数据
计算冷丝填充速度的方法
1冷丝熔化热量平衡过程
冷丝填充埋弧焊过程中，冷丝不断插人到熔池熔化的填充丝在熔池流体力学行为及电磁力的作用下被弥散在焊缝中，与母材、熔滴过渡金属共同形成焊缝，图1为不加冷丝、填充与燃弧丝相同牌号的焊丝两种情况下获得的焊缝中心区域典型的金相显微组织.图1a中有较粗大的块状铁素体出现，且个别部位观察到粗片状魏氏组织，该焊缝组织多次测定的冲击吸收功分布在65.2~72.5J范围内，而在图1b中观察到针状铁素体细小且多，先共析铁素体晶粒细小且量少，存在明显的柱状组织，而填充冷丝下获得的焊缝其组织成分也是均匀分布的，该焊缝组织多次测定的冲击吸收功分布在75.1~89.9J 范围内，其冲击韧性与不加冷丝时相比有明显提高，冷丝吸收熔池热量，被熔化作为填充金属的同时，致使熔池高温停留时间明显缩短，这是其微观组织得以细化的主要原因
液态高温熔池热源主要来自于电弧热和过渡到熔池的熔滴所包含的熔化潜热，从能量守恒角度讲，冷丝填充埋弧焊过程中，母材、燃弧丝、填充丝、焊剂熔化吸收的热量，以及热交换过程损失的热量