一种电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115945760A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211485175.7(22)申请日2022.11.24(71)申请人广东省科学院中乌焊接研究所地址510651广东省广州市天河区长兴路363号(72)发明人牛犇卢楚文潘琳琳邹晓东王凯易江龙(74)专利代理机构广州科粤专利商标代理有限公司44001专利代理师劳剑东(51)Int.Cl.B23K9/04(2006.01)B23K9/32(2006.01)B23K9/167(2006.01)B23K9/173(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图3页(54)发明名称一种电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法(57)摘要本发明公开了一种电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法，涉及电弧增材制造领域，本方法包括：根据焊接设备、焊接材料以及焊接方法确定相应的焊接工艺参数；根据相应的焊接工艺参数设计单道多层焊缝实验；构建以工艺参数作为输入，焊缝中间余高与熄弧处余高的差值、塌陷处补偿长度为输出的深度神经网络，利用实验所得数据对神经网络进行训练和评估，得到焊缝熄弧处塌陷补偿长度预测模型；采集并输入焊缝成形过程中的参数到训练完成的焊缝补偿预测模型中，输出对应的高度差和补偿长度，实现对于电弧增材制造单道多层焊缝的熄弧处塌陷补偿长度的精准预测。本发明方法有效解决了熄弧处塌陷的缺陷，经过试验验证，构件的高度平整度得到提高。CN115945760ACN115945760A权利要求书1/1页1.一种电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：根据焊接设备、焊接材料和焊接方法设计相对应的焊接工艺；根据所述焊接工艺设计相应的工艺实验，并且批量实施所述工艺实验，进而得到工艺实验数据；其中，所述工艺实验数据包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊缝成形尺寸和焊缝熄弧处塌陷补偿距离；按所述焊接电流、所述焊接电压、所述焊接速度、所述焊缝成形尺寸和所述焊缝熄弧处塌陷补偿距离的数据组合方式建立焊缝熄弧处塌陷补偿距离预测数据集；构建以所述焊接电流、所述焊接电压、所述焊接速度作为输入，所述焊缝成形尺寸和所述焊缝熄弧处塌陷补偿距离作为输出的深度神经网络，利用实验数据集划分训练集及验证集对所述深度神经网络进行训练和评估，得到焊缝熄弧处塌陷补偿距离预测模型；采集焊缝成形过程中获得的所述焊接电流、所述焊接电压、所述焊接速度，并输入上述工艺参数至所述焊缝熄弧处塌陷补偿距离预测模型中，输出相对应的焊缝成形尺寸和焊缝熄弧处塌陷补偿距离，从而对焊缝熄弧处塌陷补偿距离的精准预测。2.根据权利要求1所述的电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法，其特征在于：所述焊缝成形尺寸主要包括：焊缝熔宽、焊缝中间位置余高和焊缝熄弧处塌陷余高的任一种或任意组合。3.根据权利要求1所述的电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法，其特征在于：根据所述焊接工艺设计相应的工艺实验的步骤具体包括：在相应材料和设备的基础上，选取能够保证焊缝成型良好的工艺参数范围，采用正交实验法设计多变量多水平的工艺实验，最大限度上降低工艺实验次数和神经网络搭建时的训练难度。4.根据权利要求1所述的电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法，其特征在于：所述深度神经网络具体为一多输入多输出网络，其由输入层、隐含层、输出层组成，输出层神经元数量由工艺参数决定，输出层包含焊缝成形尺寸和焊缝熄弧处塌陷补偿距离，隐含层的层数和神经元数量由工艺参数到焊缝成形结果组成的多输入多输出网络中的非线性程度、成形预测精准度和网络模型权重及阈值的计算效率共同决定，并根据预测误差对模型结构及网络参数进行优化调节。5.根据权利要求4所述的电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法，其特征在于：所述对模型结构及网络参数进行优化调节的步骤具体包括：根据数据集的大小、网络结构、模型计算速度和/或预测结果精度对模型结构及网络参数进行优化。6.根据权利要求1所述的电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法，其特征在于：所述对神经网络的评估的步骤具体包括：综合考虑网络机构的大小、网络训练时间、模型计算效率和成形预测精度，以评估焊缝成形预测模型的计算成本和效率，保证模型的精准性和稳定性，其中，模型精准度由预测数据和实际数据的线性回归分析确定。7.根据权利要求1所述的电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法，其特征在于：焊缝的结构形式包括：厚壁单道多层堆积和/或薄壁单道多层堆积，所述焊接方法包括非熔化极气体保护焊TIG、熔化极气体保护焊MIG\MAG、冷金属过渡焊接CMT或等离子弧焊PAW的任一种或任意组合。8.根据权利要求1所述的电弧增材制造单道多层焊缝熄弧处塌陷补偿方法，其特征在于：所述焊缝熄