一種測定鋼板焊接熱循環溫度曲線的裝置製造方法
2023-12-03 23:50:41 1
一種測定鋼板焊接熱循環溫度曲線的裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種測定鋼板焊接熱循環溫度曲線的裝置，屬於材料工程領域。該裝置由一楔形板和一引弧板組成，所述楔形板具有按一定角度相交的焊接面和測量面；所述引弧板為長方體，引弧板的厚度與楔形板厚度一致；沿引弧板長度方向，引弧板的頂面與楔形板的焊接面緊密相連地固定在同一水平面上，楔形板的測量面位於焊接面的下方。該裝置結構簡單易加工，能夠快速、準確、可靠地測定鋼板焊接熱循環曲線的裝置，為焊接工藝參數的制定提供重要的依據。
【專利說明】一種測定鋼板焊接熱循環溫度曲線的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型公開了一種測定鋼板焊接熱循環溫度曲線的裝置，屬於材料工程領域，涉及到金屬材料的焊接熱循環測定裝置。
【背景技術】
[0002]焊接是通過連接處的局部熔化或相互擴散，將簡單零部件拼接成複雜零件或構件的一種加工手段。焊接過程中，處於電弧熱源中心區域的部位將熔化而成為焊縫，而焊接接頭中離電弧距離較遠的部位，雖然一直為固態，但仍然受到焊接熱的影響而形成熱影響區，並且不同部位根據離電弧熱源中心距離遠近而有所不同。焊接接頭中，受到焊接熱影響的母材均有升溫和冷卻兩個過程，而且升溫速率高、冷卻速度快，形成一種與普通熱處理大不相同的特殊熱循環過程，這種特殊熱循環過程是通過焊接熱循環曲線來進行描述。焊接過程中，焊接熱循環直接影響到焊接接頭的綜合力學性能，所以焊接熱循環曲線是制定合理的焊接工藝的關鍵參考依據。
[0003]由於焊接熱循環過程具有加熱和冷卻時間短、峰值溫度高等特殊性，目前國內外測定焊接熱循環曲線的方法較少:一種是非接觸式熱像法，另一種是熱電偶埋入式測量。但以上兩種方法均存在很多問題:非接觸式熱像法所需測量設備昂貴，同時由於成像速度無法滿足焊接熱循環的溫度變化速率，其測試結果與實際焊接熱循環往往有巨大的差別。而傳統的熱電偶法需要將熱電偶深埋於焊接試板的內部，需要進行多次鑽孔加工，操作性較差且工作量巨大，並且由於熱電偶與試板接合情況無法觀察、測試區域測量位置難以控制等缺點，造成測量成功率很低，且試驗誤差較大，試驗過程中使用的熱電偶為鉬銠合金材質，試驗費用昂貴。例如，中國專利申請號200810041083.3公開了「一種雷射焊接熱循環參數的測試方法及其裝置」，在兩塊焊接試板之間放置一楔形條，與楔形條斜面相對應的焊接試板的端面作為測溫面，沿該焊接試板端面均布若干供放置熱電偶的通孔，並相應設置熱電偶，採用植入熱電偶的方法測得焊接熱循環過程；在《熱加工工藝》》2006年第35卷第7期中採用局部採點對薄板焊接熱循環進行測定；在《內蒙古科技大學學報》2009年第28卷第I期中採用熱電偶埋入式測定60_特厚鋼板V型坡口焊接熱循環。以上文獻均採用熱電偶埋入式進行焊接熱循環的測定，需要在板上鑽孔，工作量巨大而且繁瑣。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種結構簡單易加工，能夠快速、準確、可靠地測定鋼板焊接熱循環曲線的裝置，為焊接工藝參數的制定提供重要的依據。
[0005]本實用新型具體採用如下技術方案:
[0006]一種用於測定鋼板焊接熱循環曲線的裝置，其特徵在於由一楔形板和一引弧板組成，所述楔形板具有按一定角度相交的焊接面和測量面；所述引弧板為長方體，引弧板的厚度與楔形板厚度一致；沿引弧板長度方向，引弧板的頂面與楔形板的焊接面緊密相連地固定在同一水平面上，楔形板的測量面位於焊接面的下方。
[0007]其中，楔形板角度a為5?45° ,楔形板斜邊長度7為100?800mm,楔形板高度h彡50mm,楔形板厚度d彡30mm ；弓I弧板長度L彡50mm,弓I弧板高度H彡50mm。
[0008]上述裝置中重要參數的選用範圍及理由如下:
[0009](I)楔形板和引弧板尺寸規格
[0010]本實用新型中，楔形板長度和高度尺寸影響到焊接熱影響區熱循環測試範圍，同時要預留充足的息弧區域，所以楔形板斜邊長度7為100?800mm，楔形板高度A (焊接面終點到斜邊的距離)^ 50mm。較小的楔形板角度有利於試驗精度，但是過小楔形板角度造成試板尺寸過大，不利於試驗操作，所以楔形板角度a為5?45°。為保證焊接電弧的運動和焊縫金屬的流動，焊楔形板厚度d ^ 30mm。
[0011]( 2 )楔形板和引弧板表面粗糙度
[0012]楔形板測量面的粗糙度影響到熱電偶絲和測量面的緊密結合從而影響到溫度測量的準確性，所以測量面的表面粗糙度要求為Ra3.2及以下。楔形板和引弧板焊接面的粗糙程度影響到電弧的穩定性，所以其表面粗糙度要求為Ra25及以下。
[0013](3)測量間距
[0014]測量間距將影響到測量準確度，測量位置過於密集會影響到測量結果的準確性，所以測量位置間隔> 0.5_。同時應根據楔形試塊的尺寸規格與測試要求布置測試位置，測試位置越緊密，焊接熱影響區的熱循環曲線越詳細。
[0015]本實用新型具有如下優點:
[0016]1、本實用新型結構簡單易加工，可以快速、準確地測定鋼板的焊接熱循環曲線，為制定科學合理的焊接工藝提供重要依據。
[0017]2、本實用新型所需實驗材料和試驗設備較少，費用低廉，利用該裝置進行測試的過程較為簡單，試驗成功率高，可操作性較強。
[0018]3、本實用新型具有較廣的適用性，可以測定GMAW、GTAff, SMAff等焊接方法下鋼板的實際焊接熱循環曲線。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1本實用新型所涉及楔形板結構示意圖；
[0020]圖2本實用新型所涉及引弧板結構示意圖；
[0021]圖3本實用新型所涉及測量位置示意圖；
[0022]圖4本實用新型所涉及楔形板和引弧板組裝和焊接方向示意圖；
[0023]圖5本實用新型一實施例的焊接熱影響區曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本實用新型進行進一步的說明。
[0025]如圖1-圖4所示，本實用新型的測定鋼板焊接熱循環曲線的裝置由楔形板I和引弧板2組成，楔形板I具有按角度a相交的焊接面1-1和測量面1-2，焊接面1-1和測量面1-2為長方形。引弧板2為長方體，引弧板2的厚度D與楔形板I的厚度V—致。沿引弧板長度方向，引弧板2的頂面2-1與楔形板I的焊接面1-1緊密相連地固定在同一水平面上，楔形板的測量面1-2位於焊接面1-1的下方。楔形板I角度a為5?45°，楔形板I斜邊長度I為100?800mm,楔形板I高度h彡50mm,楔形板I厚度d彡30mm ；弓丨弧板2長度L ^ 50mm，引弧板2高度50mm。測量面2設有用於粘貼熱電偶絲測量端的多個測量位置。測量位置間隔彡0.5_。楔形板的測量面粗糙度為Ra3.2及以下，楔形板的焊接面和引弧板的頂面粗糙度為Ra25及以下。
[0026]下面以對屈服強度890MPa高強鋼Q890進行焊接熱循環曲線測定為例，說明本實用新型的應用。
[0027](I)裝置製備，如圖4所示，裝置由楔形板I和引弧板2組成。使用待測鋼板按圖1製作楔形板1，焊接面1-1和測量面1-2之間形成的楔形板角度a為15° ;斜邊長度7 (即測量面2的長度)為400_，楔形板厚度i/ (即焊接面的寬度)為40_ ;按圖2製作引弧板，引弧板為長方體，其中一面2-1用於焊接，引弧板長度Z(即用於焊接一面的長度)為100mm，高度"為100mm，厚度D (即用於焊接一面的寬度)為40mm，與楔形板厚度相等。楔形板測量面粗糙度為Ra3.2，楔形板和引弧板的焊接面粗糙度為Ral2.5。
[0028](2)連接熱電偶絲:選用直徑為0.3mm熱電偶絲進行溫度測定，用熱電偶焊機將熱電偶絲的測量端焊在一起，並使用耐1400°C的高溫膠水將熱電偶絲測量端牢固分別粘貼於距焊接面垂直距離為0.5mm、l.0mm、1.5mm及2.0mm的測量位置A?D,如圖3所示。
[0029](3)組裝引弧板和楔形板:按照圖4所示將引弧板和楔形板進行無間隙組裝，即沿引弧板長度方向，將引弧板的頂面與楔形板的焊接面緊密相連地固定在同一水平面上，楔形板的測量面位於焊接面的下方；並於組裝結構兩側進行電焊固定。
[0030](4)焊接熱影響區溫度測定:使用GMAW焊接方法，從引弧板開始向楔形板的方向進行焊接，引弧板頂面的始端為起弧端，楔形板焊接面的終端為息弧端，焊接工藝參數為:焊接電流270A，焊接電壓27V，焊接速度36cm/min，焊前使用火焰噴槍預熱60°C。焊接材料選用FK-1000，直徑為Φ1.2mm，保護氣體選用成分為80%Ar和20%C02的混合氣體。
[0031](5)繪製焊接熱循環曲線:根據記錄儀測定的時間一溫度數據，繪製不同焊接熱影響區焊接熱循環曲線。最終獲得的焊接熱影響區曲線見圖5。
[0032]由以上可見，利用本實用新型提供的裝置可以很好的測定Q890高強鋼板12kJ/cm的GMAW焊接熱循環曲線，測試方法簡單快捷，具有很好的應用價值，可以為焊接工藝參數的制定提供可靠的依據。
[0033]除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種用於測定鋼板焊接熱循環曲線的裝置，其特徵在於由一楔形板和一引弧板組成，所述楔形板具有按一定角度相交的焊接面和測量面；所述引弧板為長方體，引弧板的厚度與楔形板厚度一致；沿引弧板長度方向，引弧板的頂面與楔形板的焊接面緊密相連地固定在同一水平面上，楔形板的測量面位於焊接面的下方。
2.如權利要求1所述的用於測定鋼板焊接熱循環曲線的裝置，其特徵在於楔形板角度a為5?45 ° ,楔形板斜邊長度7為100?800mm,楔形板高度A彡50mm,楔形板厚度d彡30mm ；弓丨弧板長度L彡50mm,弓丨弧板高度H彡50mm。
3.如權利要求1所述的用於測定鋼板焊接熱循環曲線的裝置，其特徵在於所述測量面設有用於粘貼熱電偶絲測量端的多個測量位置。
4.如權利要求3所述的用於測定鋼板焊接熱循環曲線的裝置，其特徵在於測量位置間隔 > 0.5mm。
5.如權利要求1所述的用於測定鋼板焊接熱循環曲線的裝置，其特徵在於:楔形板的測量面粗糙度為Ra3.2及以下，楔形板的焊接面和引弧板的頂面粗糙度為Ra25及以下。
【文檔編號】G01N25/20GK204203141SQ201420591041
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月13日 優先權日:2014年10月13日
【發明者】鄭志霞, 範益, 邱保文, 郭志春 申請人:南京鋼鐵股份有限公司