多路焊接热循环检测系统的软件设计

摘 要：随着焊接新技术、新产品的快速发展，对焊接产品的焊接质量要求也越来越严格。焊缝和HAZ 作为接头的薄弱环节倍受关注，而焊缝的成分、组织和性能主要由焊接化学冶金过程决定，这是一个非平衡的物理化学冶金过程。这种非平衡是由于焊接热源的局部加热和准稳定温度场的特性所导致的，因此对焊接过程中热影响区多点的温度变化进行监测是显得极为重要。本文采用LabWindows/CVI 软件作为软件开发平台，研制了实时采集多路焊接热循环数据的软件系统。该软件的开发对于了解应力变形、焊接冷却相变过程、接头组织和提高焊接质量都有重要意义，同时也是制定、评定和优化焊接工艺的重要依据。

关键词：焊接热循环；数据采集系统；LabWindows/CVI

1. 前言

    在焊接生产过程和科学研究中，焊接温度的测量是一个重要的研究辅助手段。焊接是一个不均匀加热和冷却的过程，也可以说是一种特殊的热处理，从而使焊接热影响区造成不均匀的组织和性能，同时也会产生复杂的应力和应变，焊接工件的温度场决定了焊接应力场和应变场，是影响焊接质量和生产率的主要因素[1，2]。因此对焊接过程中热影响区的温度变化进行监测是显得极为重要。

    华北电力大学机械系的徐向阳[3]等设计了由单片机8031 构成的焊接热循环测试仪，该测试仪可采集、处理和显示焊接温度信号，并可打印输出焊接热循环曲线及特征参数值，其测试系统硬件电路由单片机、热电偶、数值电路、模拟电路和外围电路组成。新疆工学院的祁文军[4]等研制了微机控制动态检测仪，由传感器-K 型（镍铬一镍硅）热电偶、滤波器、OP27高精度运算放大器、模数转换器-MC 14433、光电隔离器、单片计算机及电源部分组成，并对3mm 低碳钢薄板焊接热循环进行了动态测试，绘出了温度分布曲线，同时应用焊接传热学理论建立了相同条件下的温度场数学模型，计算了焊接温度分布曲线及热循环特征参数。以上的研究均采用单片机构成热循环测试设备，没有充分利用微机在数据处理方面的优势，并未能对采集到的数据作进一步的分析处理。另外，使用根据焊接传热学推倒出来的数学模型也可以计算焊接热循环的主要参数，但这种计算过程繁琐，并且误差大，很难获得准确数据。计算机软硬件的飞速发展为焊接热循环测试提供了新的方法和途径。因此开发出套通过虚拟仪器就能监测出焊接时一定时间内热影响区温度的变化的软件具有非常重要的实际使用价值。