[发明专利]一种基于性能预测的激光拼焊板工艺优化系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体是一种针对拼焊板产品的性能要求，制定优化激光焊接工艺的系统和方法。

背景技术

近年来，随着国民经济的增长，经济实用的汽车以其质量轻、耗油少、安全性高而备受关注。由于激光拼焊板的应用减低了车身质量及生产成本，因而被广泛应用于汽车生产企业。但是，长期以来关于各种高性能激光拼焊板的研发工作均局限于实验观察和一般性理论探讨，特别是涉及到各种激光拼焊板结构的工艺设计和工艺优化时，很少能给出定量的工艺模拟及其预测结果，由此大大增加了其研发费用及周期。若能在激光焊接领域引入先进的计算机模拟和预测技术，则可迅速而准确地预测激光拼焊板的力学性能并及时调整和优化激光焊接工艺，对高性能激光拼焊板的研发具有十分重要的工程意义。然而，此类研究的相关成果在国内外均鲜见报道。

最新检索工作表明，日本Kobe Steel公司在2007年向美国专利局申请了专利“Weld metalexcellent in toughness and SR cracking resistance”(专利号：US07597841)，该专利的内容主要为通过对焊接金属成份的调整，以获得优良的焊缝力学性能。此外，新日本制铁公司的JosidaKhirosi在2009年向欧洲专利局申请了专利Device to forecast rupture of part subjected to pointwelding method to this end computer software and machine-readable data carrier(专利号：RU2006013994820050412)，该专利的主要内容为发明了一种基于终端计算机处理的预测点焊件破裂的装置。因为点焊时，随着焊点数目的增加，电极头部产生的塑性变形所导致的电极头直径增大等原因会产生脱焊，需要进行人工干预。但关于激光拼焊板力学性能预测和工艺优化方法的专利成果未见报道。

发明内容

本发明的目的是以常用激光拼焊钢板为研究对象，具体涉及冷轧深冲板系列St12及其镀锌板；高强度镀锌钢DOGAL800DP/超级拉延钢BUSD、高强度低合金钢板系列B240/390DP等，提供一种针对拼焊板产品的性能要求，制定优化激光焊接工艺的系统和方法。

实现本发明一个目的的技术方案是：一种基于性能预测的激光拼焊板工艺优化系统，该系统由SQL数据库、前处理模块、力学性能预测模块、工艺优化模块、后处理模块组成；

所述SQL数据库包含了拼焊板母材的基本信息；

所述前处理模块，用于从数据库中读取激光焊接过程所需的焊件及母材基本信息和工艺参数，为后续流程提供初始条件；

所述力学性能预测模块，通过对不同工艺状态的模拟得出目标相对误差≤5％的性能预测值以及相应的最优PLS预测模型组；

所述工艺优化模块，以系统数据库中已内置的优化性能范围为依据，该范围即为拼焊板屈强比的极小值～极大值，由用户在输入相关焊接母材信息后，调出系统内置的该拼焊板的所有屈强比值，并对其进行选择；对于所选择的某一具体的屈强比值，则可由最优的PLS预测模型组反求得到使拼焊板力学性能最优的工艺方案；

所述后处理模块，完成结果的显示输出，采用表格或图表方式对工艺优化模块的结果进行输出，同时输出普通文本分析报告。

具体如下：

SQL数据库功能：该数据库包含了拼焊板母材的基本信息，基本信息包括材料牌号、化学成分、母材厚度、焊件尺寸等物理性能参数、焊接工艺参数及其它系统所需数据。

前处理模块具体流程为：首先从SQL数据库中读取焊接工艺参数，包括：焊接的母材牌号、成分、母材厚度、焊件尺寸、激光功率、焊接速度、光斑直径、线能量、离焦量、焦距、吸热系数等焊接工艺参数。如读取无误，则转入力学性能预测模块；如有错误，则可返回重新读取工艺参数。

力学性能预测模块，利用钢成分、拼焊板母材厚度、焊接工艺参数，建立偏最小二乘预测(Partial Least-Squares Regression，简称“PLS”)公式，并对模型精度的检验与控制，以期得到精度较高的PLS力学性能预测公式。