本技術涉及焊接加工，尤其涉及一種外加磁場的激光電弧復合焊界面溫度調控方法及系統。

背景技術：

1、隨著第四代新型反應堆快速發展，具有更高抗輻照、耐腐蝕性且兼顧高溫蠕變性能的鈦合金將快速替代低合金不銹鋼成為厚壁反應堆壓力容器新型結構材料，解決厚壁反應堆壓力容器對于高溫強度、耐輻照及抗疲勞的綜合性能要求。鈦合金與原有不銹鋼材料形成了新型的結構體系，鈦鋼異種金屬焊接非常有必要。

2、基于外加磁場、激光與電弧的多場耦合技術能夠顯著增強焊接熱源的可控性和穩定性。因此，外加磁場的激光電弧復合焊可被應用于異種金屬的焊接，例如鈦鋼異種金屬的焊接。鈦鋼異種金屬焊接接頭質量主要受限于焊接界面溫度的控制，因此，發明一種外加磁場的激光電弧復合焊界面溫度調控方法來完成異種金屬的焊接界面溫度實時調控是非常有必要的。

技術實現思路

1、有鑒于此，本技術實施例提供了一種外加磁場的激光電弧復合焊界面溫度調控方法及系統。

2、根據本技術第一方面，本技術實施例提供了一種外加磁場的激光電弧復合焊界面溫度調控方法，包括：

3、獲取焊接試樣當前的焊接參數；焊接參數包括焊接電流、焊接電壓、激光功率、焊接試樣表面溫度、電弧偏轉角度及電弧寬度；

4、采用界面溫度分布特征神經網絡預測模型對焊接參數進行處理，預測得到焊接界面當前溫度分布特征；

5、基于焊接界面當前溫度分布特征及焊接界面標準溫度分布特征，確定焊接界面當前溫度分布特征的偏差量；

6、基于偏差量，通過模糊規則確定感應線圈磁場強度的調整量；

7、基于感應線圈磁場強度的調整量，對感應線圈的磁場強度進行調整，以調整焊接界面當前溫度。

8、可選地，界面溫度分布特征神經網絡預測模型的構建步驟包括：

9、獲取預實驗焊接試樣在焊接預實驗過程中的訓練焊接參數；其中預實驗焊接試樣的材質及厚度，與焊接試樣的材質及厚度相同；焊接預實驗為單因素變量實驗，單因素變量實驗過程中訓練焊接電壓、訓練焊接電流、訓練激光功率、訓練橫向磁場強度、訓練縱向磁場強度分別進行改變；訓練焊接參數包括訓練焊接電壓、訓練焊接電流、訓練激光功率、訓練電弧寬度、訓練電弧偏轉角度、預實驗焊接試樣的內部溫度、預實驗焊接試樣的表面溫度；

10、基于預實驗焊接試樣的內部溫度，對焊接試樣的激光電弧復合焊接模型進行擬合，得到焊接仿真模型；

11、對焊接仿真模型進行二維切片處理，得到對應的界面分布云圖；并對界面分布云圖進行特征提取，得到對應的訓練界面溫度分布特征；

12、以訓練焊接電壓、訓練焊接電流、訓練激光功率、訓練電弧寬度、訓練電弧偏轉角度、預實驗焊接試樣的表面溫度作為訓練樣本，以訓練界面溫度分布特征作為標簽，對神經網絡進行訓練，得到界面溫度分布特征神經網絡預測模型。

13、可選地，焊接界面標準溫度分布特征的構建步驟包括：

14、獲取單因素變量實驗后的預實驗焊接試樣的化合物分析結果，化合物分析結果包括平均金屬間化合物厚度以及脆性金屬間化合物含量；

15、選取化合物分析結果符合要求的預實驗焊接試樣的訓練界面溫度分布特征，作為焊接界面標準溫度分布特征。

16、可選地，偏差量包括平均溫度差值及差值變化率，溫度梯度x向分量差值及差值變化率，溫度梯度y向分量差值及差值變化率；

17、基于偏差量，通過模糊規則確定感應線圈磁場強度的調整量，包括：

18、通過界面溫度分布模糊控制器，基于模糊規則對平均溫度差值及差值變化率，溫度梯度x向分量差值及差值變化率，溫度梯度y向分量差值及差值變化率進行處理，得到感應線圈橫向磁場強度調整量的模糊值及感應線圈縱向磁場強度調整量的模糊值；

19、將感應線圈橫向磁場強度調整量的模糊值及感應線圈橫向磁場強度調整量的模糊值進行去模糊化處理，得到感應線圈橫向磁場強度調整量δh1及感應線圈橫向磁場強度調整量δh2。

20、可選地，基于感應線圈磁場強度的調整量，對感應線圈的磁場強度進行調整，包括：

21、基于感應線圈磁場強度的調整量，確定感應線圈的電流調整量；

22、基于感應線圈的電流調整量，對感應線圈的電流量進行調整，以對感應線圈的磁場強度進行調整。

23、可選地，獲取電弧偏轉角度及電弧寬度，包括：

24、獲取電弧圖像；

25、基于電弧圖像，確定電弧偏轉角度及電弧寬度。

26、可選地，基于電弧圖像，確定電弧偏轉角度及電弧寬度，包括：

27、識別電弧圖像中的電弧，得到電弧對應的目標區域；

28、對目標區域進行邊緣提取，得到電弧輪廓；

29、基于電弧輪廓，確定電弧偏轉角度及電弧寬度。

30、可選地，獲取焊接試樣表面溫度，包括：

31、獲取焊接試樣表面上垂直于焊縫方向且距離焊接坡口為4mm-11mm的點位的溫度，得到焊接試樣表面溫度。

32、可選地，焊接試樣的材質為鈦鋼異種材料。

33、根據本技術第二方面，本技術實施例提供了一種外加磁場的激光電弧復合焊界面溫度調控系統，包括：

34、焊接過程監測子系統和計算機控制子系統；

35、焊接過程監測子系統包括焊接參數監測模塊、電弧監測模塊和溫度監測模塊；焊接參數監測模塊用于采集焊接試樣當前的焊接電流、焊接電壓和激光功率；電弧監測模塊用于采集焊接試樣當前的電弧圖像；溫度監測模塊用于監測焊接試樣當前的表面溫度；

36、計算機控制子系統包括圖像特征處理模塊、界面溫度分布特征預測模塊和界面溫度調控模塊；圖像特征處理模塊用于基于電弧圖像，確定電弧偏轉角度及電弧寬度；界面溫度分布特征預測模塊用于采用界面溫度分布特征神經網絡預測模型對焊接參數進行處理，預測得到焊接界面當前溫度分布特征；焊接參數包括焊接電流、焊接電壓、激光功率、焊接試樣表面溫度、電弧偏轉角度及電弧寬度；界面溫度調控模塊用于基于焊接界面當前溫度分布特征及焊接界面標準溫度分布特征，確定焊接界面當前溫度分布特征的偏差量；基于偏差量，通過模糊規則確定感應線圈磁場強度的調整量；基于感應線圈磁場強度的調整量，對感應線圈的磁場強度進行調整，以調整焊接界面當前溫度。

37、本技術實施例提供的外加磁場的激光電弧復合焊界面溫度調控方法及系統，由于磁場能夠作用于電弧等離子體的帶電粒子從而使電弧形狀和位置動態改變，形狀變化能夠調控熱源作用強度，位置變化能夠影響熱源作用的傳輸方向，從而通過獲取焊接試樣當前的焊接參數；所述焊接參數包括焊接電流、焊接電壓、激光功率、焊接試樣表面溫度、電弧偏轉角度及電弧寬度；采用界面溫度分布特征神經網絡預測模型對所述焊接參數進行處理，預測得到焊接界面當前溫度分布特征；基于所述焊接界面當前溫度分布特征及焊接界面標準溫度分布特征，確定所述焊接界面當前溫度分布特征的偏差量；基于所述偏差量，通過模糊規則確定感應線圈磁場強度的調整量；基于所述感應線圈磁場強度的調整量，對感應線圈的磁場強度進行調整，以調整焊接界面當前溫度；如此，通過實時對感應線圈磁場強度進行調控，從而可以改變電弧的形狀及位置，控制熱源輸入位置及強度，實現焊接界面溫度實時調控，完成異種金屬的高質量焊接。

38、上述說明僅是本技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本技術的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本技術的具體實施方式。