铸钢产品焊接工艺设计方法 本文关键词：方法，焊接工艺，设计，产品
铸钢产品焊接工艺设计方法 本文简介：摘要：主要描述了如何在全流程虚拟制造系统云平台设计铸钢产品的焊接工艺，同时将技术人员的经验数据转化为参数型的知识库数据，实现技术人员对铸钢产品焊接工艺的快速设计。关键词：铸钢产品；焊接；云平台在制造产业中，铸钢件因具有易于加工，性能较可靠，价格低廉，便于回收的特点而广泛应用。铸钢件是铸造成型工艺与钢
铸钢产品焊接工艺设计方法 本文内容：
摘要：主要描述了如何在全流程虚拟制造系统云平台设计铸钢产品的焊接工艺，同时将技术人员的经验数据转化为参数型的知识库数据，实现技术人员对铸钢产品焊接工艺的快速设计。
关键词：铸钢产品；焊接；云平台
在制造产业中，铸钢件因具有易于加工，性能较可靠，价格低廉，便于回收的特点而广泛应用。铸钢件是铸造成型工艺与钢铁材料冶金的结合，既具有其他成形工艺难以得到的复杂形状，又能拥有铸钢所特有的各种性能［1］。这些特点都使得铸钢件成为各种大型机械设备的重要组成部分。传统的铸钢件设计需要依靠经验知识、纸质规范文档、现场试验等，导致耗时长、效率低、人力浪费，限制着铸钢件的产品设计。而搭建云设计平台可以解决这些问题，基于“云”的设计理念，将产品设计所需要的经验知识、标准规范、内控要求等转化为参数化的、可导入的数据，在云平台中方便技术人员快速获取使用，提高铸钢件整体的设计效率。
1全流程虚拟铸造系统云平台
全流程虚拟铸造云平台就是这样的一个“云设计平台”。在全流程虚拟铸造云平台中可实现铸造产品的策划、设计、虚拟制造以及与现实制造的交互。铸钢件也可在全流程虚拟铸造平台实现产品的成形、熔炼、焊接、热处理、打箱等设计。如图1所示，在云平台中，首先营销人员在“产品录入”节点录入产品的基本信息，包括产品名称、型号、图号、顾客等。录入完成后，在“难点识别”节点对产品的理化、尺寸、无损检测（NDT）等方面进行对标，依据顾客反馈的规范以及内部执行水平判断现场是否能够生产，并识别需注意的难点。确认难点后，从不同的方面完成铸钢件产品的设计，并最终将设计方案传递至现场。
2焊接工艺模块
铸钢件在“焊接工艺模块”可实现产品的焊材设计、焊板设计、焊接参数的确定及WPS与PQR报告的输出，现场通过获取到具体的WPS与PQR内容进行实际的焊接操作，完成产品的焊接操作，如图2所示。设计人员在云平台系统的各个子模块及具体操作如下。（1）焊材设计在焊材设计页面中，设计人员通过获取产品的基本信息识别产品的具体材质牌号，从而确定母材的信息。这里会基于顾客提供的成分内容与成分分析参数表进行自动匹配，将最类似顾客成分的数据单独匹配出来供设计人员参考，改变了以往通过手动查询、依靠经验判断的方式。依据确定的成分分析内容，进行成分性能的匹配。同样地依靠云平台系统将具体的AWS．No值按照一定的规则进行匹配，避免人员通过手动查询，从而出现错误。利用模糊匹配原则，将最优的内容反馈给设计人员。最终确定一个或者多个AWS．No值。在最终的焊材确定中，云平台系统内部会按照制定的规则，从内部维护的焊材中确定最优的焊材。此外，云平台系统依据一定的成分规则，自动计算母材以及各类焊材的w（C）eq，Pcm值等。通过这样的自动匹配，自动计算，极大地缩短了人员在查询、计算中浪费的时间。（2）焊板设计完成铸钢件的焊材设计后，进入焊板设计模块。焊板设计包括焊板性能设计、焊板尺寸设计、焊板数量设计、焊板制造方式等方面。依据具体的焊板设计标准，云平台将自动匹配焊板成分，供设计人员参考使用。自动按照产品的壁厚信息计算焊板尺寸与数量，完成铸钢件产品的焊板设计。（3）焊接参数在焊接参数设计模块，依据焊接的工艺将焊接划分为GMAW，SMAW等。通过选择不同的焊接工艺方法，云平台系统会自动按照规则显示不同类别的参数及对应的数据。可基本完成80％的数据自动填写，具体如：母材厚度、熔敷金属厚度、坡口焊位置、层间温度、电流电压等，设计人员只需确定具体的接头设计、焊材直径等信息。完成这些信息的填写后，在系统中会形成一整套产品的工艺参数供设计人员查看。（4）性能检测性能检测是针对焊材不同检测项目的检测要求的控制，云平台系统会自动将具体所需要的性能检测标准内容展示在设计人员眼前，方便设计人员确定最终的性能检测方法及要求，并确定具体的取样图，上传具体的附件要求。（5）性能检测记录在此模块，设计人员会按照产品设计要求确定产品的非破坏性检测、破坏性检测和硬度检测的要求、依据及结果。其中非破坏性检测包括具体的视觉检测、磁粉探伤、超声波检测、射线检测的认证依据及结果。破坏性检测包括拉伸试验、弯曲试验、冲击试验。每一项内容都包括具体的位置、尺寸、结果等。云平台系统会自动按照顾客的成分需求，自动计算判断结果，快速地帮助设计人员设计检测方案。在硬度检测中，系统会按照设计人员确定的GW，WEZ，SG值等自动生成曲线，直观地展示出设计的内容。在最后，设计人员可以在云平台系统设计具体的焊接过程数据记录方案，包括焊接层数、道数等信息。云平台都会基于一定的基础规范数据支持，将需要查询、计算的过程都进行了后台运算，实时地为设计人员展示最终结果。（6）PQR与WPS焊接设计完成后，最终云平台系统会提供生产产品焊接的PQR与WPS报告。按照不同的焊接工艺，会展示不同的焊接参数，如材料、温度、电流等。在此模块，云平台系统会将前面所有设计的信息进行归纳与汇总。此外，云平台图2焊接工艺模块系统可以通过接口将这些数据传递至现场的终端。现场可依据这些参数设计，在现场进行实际的焊接，实现从虚拟到现实的转化。同时，云平台系统可将这些数据信息按照模板导出，供设计人员参考使用。
3焊接知识库系统
设计人员在全流程虚拟铸造系统平台中设计铸钢件的焊接工艺时，所使用的一些标准规范都是基于云平台系统内部将这些客观的标准规范数据参数化后，按照一定的设计原则进行快速查询、快速匹配。设计人员不必再通过手动查询规范来浪费人力资源。此外，在焊接设计中存在很多的计算，这些计算都需要首先依靠经验知识判断后，在利用公式进行手动计算。云平台系统也将这些主观的人工经验知识进行转化，将人脑中的数据转化为电脑可识别的数据。利用这样的原理，新入职的员工可以快速地掌握如何设计焊接工艺，形成了知识共享，既提高了设计的效率，又减少了人力资源的浪费。同时云平台系统可以提供数据反馈与分析。产品的设计方案完成后，依据现场实际情况，可以按照接口或者导出文档形式，传递给现场学习使用，实现利用系统控制现场制造生产。并通过设备终端，反馈现场具体的执行情况，依据反馈的参数信息展开分析。在现场的实际执行情况可以通过统计分析模块进行数字化的总结分析。
4结论
在云平台系统中进行铸钢件产品的焊接工艺设计属于一种新的设计模式，这种设计模式的基础是将焊接设计中所需要的数据进行归纳汇总，在云平台系统中的知识库模块中将这些数据管理起来。设计人员在设计产品的焊接工艺时，不用再繁琐的查询、计算，只需要录入产品的一些关键焊接数据后，系统云平台就会按照既定的规则进行自动计算查询。这种设计模块可以极大地提高人力资源的使用效率，方便设计人员快速设计。
参考文献：
［1］赵步青，刘春菱，张丹宁．铸钢热处理工艺［J］．热处理技术与装备，2018，39（1）：9-13.
作者：刘旭东 乃晓文 杨军 单位：共享智能铸造产业创新中心有限公司
铸钢产品焊接工艺设计方法 来源：网络整理
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