摘 要

本论文借助计算机编程软件 visual basic 6.0实现了对16MnR这一低合金钢的焊接后的组织成分以及显微组织硬度值的预测系统的建立与开发。16MnR是一种被广泛的运用于生产和生活中的压力容器钢，具有良好的焊接性能以及力学性能。但是针对不同的焊件服役情况，如何选取合理的焊接工艺参数，从而获得合理的焊后组织和焊后力学性能一直是生产过程中的一个难题。我们利用visual basic的强大计算功能，实现了从输入焊接工艺参数到输出焊后组织成分以及硬度值这一预测过程。达到了用计算机辅助焊接的效果。

本论文主要讨论了国内外关于计算机辅助焊接生产的研究现状以及发展趋势。研究了基于visual basic如何实现16MnR的焊接CCT图实现数据化处理，并且将焊接CCT图应用到焊后组织的计算中。还一并阐述了此程序设计的原理以及设计过程。

关键词：Visual Basic 6.0；焊接CCT图；焊后组织；焊后硬度值

Abstract

In this paper, By using the Visual Basic 6.0 software, I have accomplished the design and optimization of the computer program which could predict the structure after welding and the micro hardness of the structure. As we all know that: 16MnR is a kind of steel which have been widely used in production and living. In different service condition, in order to extend the service time and improve the quality of construction, we need to change the welding technological parameter. With the help of the Visual Basic software, I have created the computer program which from input the welding technological parameter to output the structure after welding and the micro hardness of the structure. Also it is a new kind of way to achieve the computer assisted welding.

This paper mainly discussed the research status and development tendency of the computer assisted welding. Also it studied the welding CCT diagram’s information recording and the way to combination the welding CCT diagram and the prediction of the structure after welding and the micro hardness of the structure. The difficulties and the key point also have been attached in the paper.

Key Words：Visual Basic 6.0；welding CCT diagram; welding structure; structure hardness

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外关于计算机辅助焊接的研究现状 1

1.2.1 计算机在建立焊接数据库方面的应用 1

1.2.2 计算机的数值模拟技术在焊接生产方面的应用 2

1.2.3 计算机在焊接生产自动化方面的应用 3

第2章 16MnR焊接组织预测系统分析 5

2.1 16MnR的焊接相关图形介绍 5

2.2 系统的基本原理 7

2.3 基本内容和技术方案 9

第3章 系统的开发环境 12

3.1 系统的编程语言介绍 12

3.2 系统的硬件开发环境 12

第4章 系统模块与程序设计 13

4.1 登录界面 13

4.2 材料选择界面 14

4.3 利用Visual Basic 6.0绘图 15

4.3.1 Visual Basic坐标系统 16

4.3.2 图形绘制 16

4.4组织分析及硬度预测界面 20

第5章 结论 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1 研究背景

随着计算机技术的发展，计算机技术与工业生产相结合已经是大势所趋，各种软件被研究和开发出来辅助人们进行生产，而焊接也不例外，越来越多的软件被应用与各种材料的焊接生产中，而16MnR钢正是其中一种十分常见的低合金钢材料。16MnR是一种被广泛的运用于生产和生活中的压力容器钢，作为一种低合金钢，它具有良好的力学性能和焊接性。对于其焊后组织成分以及力学性能的分析和焊接工艺的合理制定一直都是焊接学方面的研究重点，而按照传统的方法来查表或依靠经验公式进行组织和力学性能分析过于繁琐，需要大量的计算和分析。而此时计算机的强大数据计算与数据分析能力就能在焊接生产中发挥出作用。通过开发方便的辅助焊接生产的软件，能够大大提升生产的效率，减少人的失误同时还能大大降低人的劳动强度。国内外的众多科学家都在不遗余力的进行计算机辅助焊接生产这一方面的研究。

1.2 国内外关于计算机辅助焊接的研究现状

焊接作为现如今的工业生产中必不可缺的生产环节，与计算机技术相结合，通过计算机技术来辅助焊接生产也成为了科研界一个特别热门的研究方向。自从1986年以来，国际焊接学会（IIW），英国焊接研究所（TWI）和美国焊接研究会（AWS）就已经先后多次地召开了多次关于计算机技术在焊接方面的应用的多次专门会议。就应用实例，软件的研发，焊接过程中的数值模拟和实现智能控制进行了交流，可见国际上对于计算机辅助焊接生产这一领域的关注度极高。而就目前国内外的研究现状来看，在计算机辅助焊接生产这一范围比较广的领域中，大致上在以下几个方面有了许多重要的应用。

1.2.1 计算机在建立焊接数据库方面的应用

近几年来，数据库技术在焊接生产方面得到了广泛的应用与发展，焊接技术涵盖的方面十分广泛，为了更加合理地管理焊接生产中涉及到的方方面面的各种因素，不少研究人员引入了数据库技术与焊接生产相结合。其中针对不同的焊接原材料，就有人建立了各种十分成熟的关于焊接原材料多方面信息的数据库。在焊接领域，各种原材料诸如：焊丝，焊条，焊剂等种类繁多，牌号也十分复杂。但有了数据库处理技术后。焊接生产人员可以通过计算机来查询具有国家标准的相关牌号，从而获得关于焊丝，焊剂，焊条等生产材料诸如尺寸，化学成分，实际适用的范围等多方面的信息。现如今很多涉及到焊接生产的厂家对于自己的焊接生产技术以及各种焊接工艺规范都有自己专有的焊接工艺卡。而且也结合了数据库处理技术，进一步减少了人为的差错，降低了劳动的强度，提高了生产效率。同时也有利于焊接生产人员对于焊接过程进行严格的把控，从而提高了焊件的质量。另一方面，数据库技术在建立焊接图形库这一方面也得到了广泛的应用。在焊接生产领域，在焊接结构设计，接头设计或者焊接材料的各项性能图中都设计到了图形的处理。而在如今的工程领域以及生产制造领域，CAD技术已经的到了长足的发展以及广泛的应用。所以许多研究人员同样也把目光放到了建立一套关于焊接方面的图形的数据库，并且开发出更多的关于焊接图形处理的软件。焊接图形库里面包含了许多对于焊接生产与加工十分必要的信息，例如板厚、焊缝形状和尺寸、坡口的形式与尺寸、焊缝位置、焊道数以及施焊顺序。而且在焊接图形中，这些信息都能得到比文字更加直观的表达，这也是焊接图形库得到广泛的应用的原因之一。在计算机处理焊接图形的软件开发方面，如今比较热门的研究有：计算机通过处理焊接材料的焊接CCT图形，从而进一步分析并预测焊缝的性能，还能评估出最合理的焊前的预热以及焊后的热处理方案。

1.2.2 计算机的数值模拟技术在焊接生产方面的应用

由于计算机在数学运算，逻辑推理以及数据的分析与统计方面具有十分强大的能力，很多复杂的现象都可以被计算机模拟出来，所以越来越多的研究人员开始试着将数值模拟技术引入到焊接生产中来。焊接生产的过程，从本质上来讲，是一个涉及到了电弧传热，化学冶金以及力学变化的非常复杂的过程。但通过数值模拟技术，可以进一步代替反复的实验与分析过程，对于我们研究焊接技术有很大的帮助。数值模拟技术在焊接传热方面的应用较多，其中有利用有限元分析法建立了二维或者三维的温度场模型，将整个材料视作成各向同性，并且在导热方面的物理参数相同，然后就可以模拟出焊接热循环时的温度变化过程。有利于我们对焊接热影响区的温度变化情况进行分析，从而进一步分析出热影响区各个区间内的组织特点和不同的性能。焊接变形以及应力的数值模拟也是当前科学研究的热门。由于焊接时的温度分布不均匀，在焊件上一般会出现多种变形，并且最终形成三维残余应力状态。仅仅通过以往的经验公式往往很难准确地分析出焊件内部的应力状态以及焊件的变形情况。国内在数值模拟技术在焊接方面的研究从80年代就开始了，西安交通大学和上海交大等机构在焊接热弹塑性及其数值分析等方面展开了研究，在焊接接头的力学性能方面的研究也获得了许多成果，例如：开发出了许多适用多种焊接热输入情况下的有限元分析热应力的软件；建立了多种特种焊接时的力学模型，尤其是在陶瓷的焊接，电阻电焊以及摩擦焊方面得到了广泛的应用。数值模拟技术在焊接质量预测方面也有着极大的影响力。焊接质量一般需要靠焊接后的破坏性或非破坏性的试验来检测，这不仅需要我们反复进行试验，还会消耗大量的人力以及物力。但由于数值模拟技术在焊接方面的应用，我们可以在实施焊接之前就通过计算机进行模拟，并且分析出焊接变形，残余应力，焊接接头组织的性能和焊接裂纹产生的可能性。之前比较传统的研究一般是通过分析焊接CCT图结合热计算来分析组织的成分和大致上的硬度。但依靠计算机技术，我们可以建立关于相变动力学的数学模型。在焊接，热处理等连续过程中，将温度，热应力以及相变等多种因素全部模拟出来，从而可以得到更加精确的焊接组织成分和硬度。

1.2.3 计算机在焊接生产自动化方面的应用

如今的制造行业都在追求提高生产效率，计算机辅助自动化技术在工业生产领域得到广泛的应用，而焊接行业同样也不例外。实现焊接自动化生产的关键是要合理地控制焊接过程并且同时还要保证焊接的质量。极高的精确度是计算机辅助焊接自动化焊接生产的优点之一，首先在计算机中分析出工件合理的施焊顺序，施焊的位置，计算出最优化的焊接方法。之后从工件的装配开始，按照计算机分析出来的方式进行装配，这样也有利于系统对施焊位置进行精准的定位，焊缝轨迹更加准确。同时在进行焊接的时候，计算机能够稳定地控制住焊接输入参数。电流电压以及焊接速度等关键工艺参数基本上不会有太大的波动，这样也有利于提升焊缝的质量。由于计算机在处理数据方面的强大能力，研发人员还在焊接自动化生产设备中引入了针对焊缝的传感设备，在焊接的同时，还能不断地根据情况调整熔宽，余高等与焊缝成型有关的系数，从而确保了焊接产品的质量。计算机具有着强大的可编程功能，所以科研人员可以针对不同的实际情况设计出不同的实用的智能化焊接机器人来辅助焊接，焊接智能机器人兼具着触觉与视觉，而且具有强大的采集信息并反馈给处理器的能力。除了能够严格地按照计算机中的命令完成焊接过程之外，智能焊接机器人还能在焊接的同时采集焊缝的信息从而对焊接输入参数进行不断的调整。目前在生产中得到广泛应用的智能焊接机器人主要是电焊机器人以及弧焊机器人，在汽车生产领域中被应用的较多。而如今许多科研机构和生产厂家为了进一步提高生产的效率，已经开发出了许多新式的第二代智能机器人，如日本的三菱船厂就研发出了一种适用于部分船体焊接的智能机器人，可以完成双层船体的自动化焊接，大大提高了生产率；中国航天科技集团第五研究院也研发出了一种适用于航天设备焊接的可移动式焊接机器人，该机器人是我们国内首台实现了工程化应用的全方位移动自动焊接机器人。全方位移动自动焊接机器人是一套以“智能移动平台 柔性焊接机器人 激光跟踪与视频监测系统”为核心的智能化辅助焊接的装备。而且这次智能移动平台系统是该研究所完全独立自主研发的产品，可以在二维平面内实现在各个方向的移动，并且能够实现高精度的定位和路径控制，在进行焊接生产时，只需要将焊接机器人搭载在智能移动平台上，而这种设计的概念就就好比给机器手臂装上了可行走的腿，机器人的行动轨迹不再局限于安装位置和轨道的限制，可根据操作目标工况自行调整自己的位置。通过激光跟踪系统，焊接机器人可在线通过自身的光线感知以及反馈系统实时纠正由于焊接变形等造成的焊缝偏差，操作者可通过智能机器人上的监测系统获取实时焊缝熔池的信息，从而实现了机器与操作者的人机交互，完成智能化焊接的全部过程。

第2章 16MnR焊接组织预测系统分析

2.1 16MnR的焊接相关图形介绍

图2.1 16MnR钢的焊接CCT图