拘束焊接冷裂紋試驗裝置的製作方法

2023-04-29 10:11:11

專利名稱：拘束焊接冷裂紋試驗裝置的製作方法
技術領域：
[0001]本實用新型涉及焊機領域，具體地，涉及ー種對接焊縫的連續可調拘束焊接冷裂紋試驗裝置，尤其適用於角焊縫的冷裂紋試驗。
背景技術：
焊接拘束度表示焊接件在焊接時所受的拘束程度的大小，是定量研究焊接裂紋的ー個重要力學參數。隨著特種高強鋼在越來越多的結構中被採用，過大的焊接拘束度所致的冷裂紋問題越來越嚴重。而傳統的焊接拘束度評定方法都存在各自的缺陷和不足。例如，圖Ia至圖Ic所示的是其中ー種斜Y型坡ロ裂紋試驗法，焊接試件由被焊材料製成，兩端各60mm範圍內先用焊縫固定,試板中間預留間隙2-3mm。中間80mm段為試驗焊縫20的位置。試驗焊縫20引弧、熄弧都均離開拘束焊縫10大約2-3mm，收弧時填滿弧坑。焊後由於試驗焊縫20和拘束焊縫10的冷卻收縮產生自拘束，因而經不少於24小時的自然時效後做裂紋檢查。但由於圖Ib所示的斜Y型坡ロ對接裂紋試驗的接頭所受拘束較大，焊縫根部尖角又產生應力集中，試驗條件比較苛刻，試驗結果與實際相差較遠。另外，圖2所示的是ー種插銷試驗法，將焊接件加工成圓柱形的插銷試棒40，試棒插入底板50上的孔中，試棒上端與底板表面平齊，且試棒上端附近有環形或螺形缺ロ。試驗時，在底板上以規定的熱輸入熔敷一條熔敷焊道30，焊後待冷卻至100 150°C時加載，載荷在等卻至100°C或高於預熱溫度之前加載完畢。經多次改變載荷，即可求出在試驗條件下材料的臨界抗裂應力。插銷實驗法需要外加載荷，並涉及到一系列參數的控制，設備複雜，試驗方法複雜，引入的不確定因素較大。有鑑於現有技術中焊接拘束度評定方法與試驗裝置中的上述缺陷，迫切需要ー種能夠與生產實際緊密結合，且能夠快速、精確、定量的評價不同拘束條件下冷裂紋傾向性的實驗裝置。

實用新型內容本實用新型的目的是提供ー種拘束焊接冷裂紋試驗裝置，可實現焊接件的固定、焊接和焊接拘束度的連續變化，從而方便地評價不同拘束條件下冷裂紋傾向性。為了實現上述目的，本實用新型提供ー種拘束焊接冷裂紋試驗裝置，該拘束焊接冷裂紋試驗裝置包括底座、該底座上方設置的焊接平臺和該焊接平臺兩側分別設置的兩個支架，該兩個支架中至少ー個為底端固定安裝在所述底座上的弾性支架，在所述焊接平臺的上方，所述兩個弾性支架上延伸出相向設置的兩個剛性懸臂，該剛性懸臂上設有用於固定安裝焊接件的安裝部，並且所述剛性懸臂高度位置可調節地固定安裝於所述支架上。優選地，所述剛性懸臂包括水平設置的連杆和安裝座，所述連杆的一端連接於所述支架，所述安裝座相對於所述支架間距可調節地安裝在所述連杆的另一端。優選地，該裝置還包括用於固定所述焊接件的轉動裝夾板，該轉動裝夾板上設有連接軸並通過所述連接軸可轉動地固定安裝於所述安裝部上。[0010]優選地，所述安裝座上設有作為所述安裝部的長孔，該長孔的長度方向與豎直方向相同。優選地，所述焊接平臺上設有與所述連杆平行的第一滑軌，所述安裝座的底部可滑動地安裝在所述第一滑軌上。優選地，所述支架上設有沿高度方向布置的第二滑軌，所述連杆與所述支架相連的連接端形成為與所述第二滑軌相配合的滑塊形狀。優選地，該拘束焊接冷裂紋試驗裝置還包括頂升機構，該頂升機構上安裝有所述焊接平臺並通過該焊接平臺頂升所述剛性臂架。優選地，所述頂升機構包括螺紋支杆和託板，所述螺紋支杆設置在所述底座上，所述託板套設在所述螺紋支杆上並託載所述焊接平臺。優選地，所述螺紋支杆還包括螺紋轉輪，該螺紋轉輪套裝在所述螺紋支杆上並頂觸於所述託板的下表面。優選地，所述支架的橫截面面積沿高度方向連續變小。通過上述技術方案，可將焊接件安裝固定在本實用新型的拘束焊接冷裂紋試驗裝置上，並通過旋動剛性懸臂的連杆以及轉動裝夾板在安裝座上的旋轉，可調節焊接件的焊接角度和坡ロ間隙。通過在底座上固定安裝弾性支架並配合剛性懸臂在彈性支架上的上下移動，可實現焊接拘束度的連續變化，測出不同焊接拘束度下的焊縫冷裂紋傾向性。本實用新型的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式
部分予以詳細說明。

附圖是用來提供對本實用新型的進ー步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用於解釋本實用新型，但並不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖Ia是現有技術中的斜Y形剖ロ裂紋試驗法的示意圖；圖Ib是圖Ia中的A-A剖視圖；圖Ic是圖Ia中的B-B剖視圖；圖2是現有技術中的插銷試驗法的示意圖；圖3是根據本實用新型ー種優選實施方式的拘束焊接冷裂紋試驗裝置的側視圖；圖4是圖3中拘束焊接冷裂紋試驗裝置的俯視圖；圖5是圖4中的A-A剖視圖；圖6是圖5中的B部分放大示意圖。附圖標記說明I 底座2 支架3 連杆4 安裝座5 螺紋支杆 6 焊接件7 轉動裝夾板 8 焊接平臺9 託板11 螺紋轉輪41長孔71 連接軸10拘束焊縫 20 試驗焊縫30熔敷焊道 40 插銷試棒[0037]50 底板具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。在未作相反說明的情況下，本實用新型中所描述的術語「高度」通常是針對本實用新型試驗裝置中的底座而言的，「豎直方向」指的是垂直於底座表面的方向，所使用的方位名詞例如「上、下」指的是如圖5所示的在豎直方向上處於不同高度位置的部件或表面之間的相互位置關係。如圖3至圖5所示，本實用新型提供了ー種拘束焊接冷裂紋試驗裝置，該裝置包括底座I、該底座I上方設置的焊接平臺8和該焊接平臺8兩側分別設置的兩個支架2，該兩個支架2中至少ー個為底端固定安裝在所述底座I上的弾性支架。其中，在所述焊接平臺8的上方，所述兩個支架2上延伸出相向設置的兩個剛性懸臂，該剛性懸臂上設有固定安裝焊接件6的安裝部，並且所述剛性懸臂高度位置可調節地固定安裝於所述支架2上。根據本實用新型試驗裝置的上述結構，可將焊接件6固定安裝在剛性懸臂上，通過剛性懸臂可調節地連接到支架2的不同高度上。由於彈性支架僅一端固定安裝在底座I上，因而在相同水平位移量的情況下彈性支架的不同高度上的弾性力與高度成反比，即離作為固定支點的底端越遠，相同位移情況下的弾性力越小。從而在將焊接件6裝夾於兩個剛性懸臂之間施焊時，焊縫的冷卻收縮造成弾性支架的形變，從而對焊縫形成一定的拘束度，該拘束度將在隨後的保載時間段內得以保持。通過調節剛性懸臂的高度，可使得焊接拘束度連續變化，也就能分次檢測出不同拘束度下焊接件的冷裂紋傾向，並可用例如中值法估算出臨界拘束度。其中，兩側支架2可以是ー個固定支架，另ー個為彈性支架，此時，連接兩個焊接件6的試驗焊縫在冷卻收縮時只對ー側的弾性支架產生拉伸力，從而對焊縫形成一定拘束度。當然，優選情況為兩側支架2均為相同的弾性支架，以使得試驗焊縫冷卻收縮時的受カ情況均勻、對稱。如圖5所示，作為剛性懸臂的ー種優選結構形式，該剛性懸臂包括水平設置的連杆3和安裝座4，所述連杆3的一端連接於所述支架2，所述安裝座4相對於所述支架2間距可調節地安裝在所述連杆3的另一端。如圖5所示，連杆3的所述另一端形成為螺紋端，所述安裝座4上設有螺紋通孔並通過該螺紋通孔套裝於所述螺紋端上。其中，通過旋進或旋出連杆3，可使安裝座4相對於支架2的間距連續變化，從而能夠調節兩個剛性懸臂之間的間距。如圖5所示，當兩個焊接件6分別固定安裝在兩個剛性懸臂上時，通過調節兩個剛性懸臂之間的間距，從而相應地調節兩個焊接件6之間的焊接坡ロ間隙。當然，在實現焊接坡ロ間隙的調節時，還可以有其它的結構形式，例如作為實現安裝座4相對於所述支架2間距可調節的另ー種方式，連杆3和安裝座4可固定連接或形成為一體結構，但連杆3插入支架2內固定但插入量可根據坡ロ間隙的需要來調節。剛性懸臂的結構形式還可以有多祥，例如可以使安裝座4能夠在連杆3上滑移，而焊接平臺8固定連接到連杆3。如圖5和圖6所示，本實用新型的試驗裝置還優選地包括用於固定所述焊接件6的轉動裝夾板7，該轉動裝夾板7上設有連接軸71並通過所述連接軸71可轉動地固定安裝 於所述安裝部上。具體地，如圖6所示，焊接件6通過緊固件固定在轉動裝夾板7上，而轉動裝夾板7通過作為連接軸71的連接螺栓安裝到作為所述安裝部的通孔上。這樣，焊接件6顯然可自由旋轉並在所需的角度上通過螺母對連接螺栓的擰緊而固定。換言之，焊接件6通過連接螺栓可轉動地安裝於安裝部，從而可轉動以調節焊接件6的焊接角度。如圖6所示，所述安裝座4上優選地設有作為所述安裝部的長孔41，該長孔41的長度方向與豎直方向相同。所述安裝部優選地形成為長孔，以方便安裝不同長度的焊接件，並且在轉動裝夾板7旋動時具有一定的退避空間。該長孔41配合轉動裝夾板7可實現焊接件6的焊接角度在一定範圍內的連續變化。其中，焊接件6裝夾在剛性懸臂上並調節好焊接角度和坡ロ間隙後進行焊接，焊接過程在焊接平臺8上進行，該平臺中央開設有焊接成型槽。當剛性懸臂上下升降時，焊接平臺也應跟隨移動，因而焊接平臺8優選為與安裝座4相連。在本實施方式中所述焊接平臺8上優選地設有與所述連杆3平行的第一滑軌，所述安裝座4的底部可滑動地安裝在所述第一滑軌上。通過這種方式，焊接平臺8與剛性懸臂相連接並且安裝座4可相對連杆3在平臺上滑移。此外，為實現剛性懸臂在支架2上的高度位置可調節，所述彈性支架2上優 選地設有沿高度方向布置的第二滑軌，所述連杆3與所述支架2相連的連接端形成為與所述第二滑軌相配合的滑塊形狀。從而形成滑軌滑塊結構，通過人工調節或如下所述的焊接平臺8頂推的情形，可實現剛性懸臂在支架2上的高度位置可調。如圖3所示，本實用新型的試驗裝置還包括頂升機構，該頂升機構上安裝有所述焊接平臺8並通過該焊接平臺8頂升所述剛性臂架。從而可通過頂升機構調節剛性臂架的高度，進而對焊接後的焊縫形成不同的焊接拘束度。其中，所述頂升機構可有多種形式，例如千斤頂等。在本實施方式中，如圖3所示，頂升機構包括螺紋支杆5和託板9，所述螺紋支杆5設置在所述底座I上，所述託板9套設在所述螺紋支杆5上並託載所述焊接平臺8。作為頂升機構的ー種優選結構，其至少包括高度可調節的託板9，該託板9可螺紋緊固連接或直接光孔套裝在螺紋支杆5上，從而推動焊接平臺8升降。更優選地，所述螺紋支杆5還包括螺紋轉輪11，該螺紋轉輪11套裝在所述螺紋支杆5上並頂觸於所述託板9的下表面。該螺紋轉輪11相當於鎖緊螺母以鎖定託板9的位置，並且通過人工轉動螺紋轉輪11可以頂升託板9。在本實用新型的試驗裝置中，應實現沿高度方向的焊接拘束度漸變小的特性，也就是在焊縫的收縮程度一致，即對彈性支架的水平拉伸距離相同時，在高度越高的情形下產生的弾性力越小，從而拘束度越小。為此目的，上述弾性支架優選為橫截面面積沿高度方向連續變小，或者弾性支架直接為直杆等，都能使弾性支架2沿高度方向對於單位水平位移所產生的弾性力形成趨於減弱的情形，即焊接拘束度變小。在以上描述的本實施方式中的拘束焊接冷裂紋試驗裝置可用於一般焊縫，但特別適用於角焊縫。可將兩對接的焊接件6安裝在安裝座4上，通過轉動裝夾板7並配合長孔41可調節焊接角度，而通過旋進或旋出連杆3可調節焊接件6的坡ロ間隙，從而能將兩焊接件6安裝固定到位，並進行焊接。焊接前通過旋動螺紋轉輪11可使焊接件6在不同高度進行焊接。兩焊接件6在焊接平臺8的焊接成型槽中焊接後，將焊接件6在該試驗裝置上保持大約24小時後進行裂紋檢查，首先用放大鏡目測或磁性螢光粉檢查焊縫表面裂紋，然後沿焊縫長度方向將兩焊接件6均勻分段截開，以檢查斷面的裂紋情況。其中，所述斷面平行於兩焊接件6的中線交叉形成的平面。由於在底座I的至少一端固定有弾性支架，在焊縫的相同收縮量情況下，焊接平臺8離彈性支架的底端越遠彈性力越小，對焊縫的拘束度越小，也就是焊接平臺8的高度與焊接拘束度有反比關係，平臺越高焊接拘束度越低。這樣，通過調節焊接平臺8的高度可實現焊接拘束度的連續變化。因而，旋動螺紋轉輪11在多個遞進的高度位置上進行焊接試驗，並檢查裂紋情況。根據所能接受的裂紋程度，用中值法可估算出焊接件6的角焊縫的焊接冷裂紋的臨界拘束度。綜上所述，可見本實用新型的試驗裝置設備簡單，可連續、定量並精確地檢測被測焊接件的角焊冷裂紋傾向性。以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，例如頂升機構的結構和實現方式變化，可在支架2上設置絲杆和搖柄等來實現頂升機構的功能，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.ー種拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在於，該拘束焊接冷裂紋試驗裝置包括底座(I)、該底座(I)上方設置的焊接平臺(8)和該焊接平臺(8)兩側分別設置的兩個支架(2)，該兩個支架(2)中至少ー個為底端固定安裝在所述底座(I)上的弾性支架，在所述焊接平臺(8)的上方，所述兩個支架(2)上延伸出相向設置的兩個剛性懸臂，該剛性懸臂上設有用於固定安裝焊接件(6)的安裝部，並且所述剛性懸臂高度位置可調節地固定安裝於所述支架⑵上。
2.根據權利要求I所述的拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在於，所述剛性懸臂包括水平設置的連杆(3)和安裝座(4)，所述連杆(3)的一端連接於所述支架(2)，所述安裝座(4)相對於所述支架(2)間距可調節地安裝在所述連杆(3)的另一端。
3.根據權利要求2所述的拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在於，該裝置還包括用於固定所述焊接件出)的轉動裝夾板(7)，該轉動裝夾板(7)上設有連接軸(71)並通過該連接軸(71)可轉動地固定安裝於所述安裝部上。
4.根據權利要求3所述的拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在於，所述安裝座(4)上設有作為所述安裝部的長孔(41)，該長孔(41)的長度方向與豎直方向相同。
5.根據權利要求2所述的拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在於，所述焊接平臺(8)上設有與所述連杆(3)平行的第一滑軌，所述安裝座(4)的底部可滑動地安裝在所述第一滑軌上。
6.根據權利要求2所述的拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在於，所述支架(2)上設有沿高度方向布置的第二滑軌，所述連杆(3)與所述支架(2)相連的連接端形成為與所述第ニ滑軌相配合的滑塊形狀。
7.根據權利要求I所述的拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在於，該拘束焊接冷裂紋試驗裝置還包括頂升機構，該頂升機構上安裝有所述焊接平臺(8)並通過該焊接平臺(8)頂升所述剛性臂架。
8.根據權利要求7所述的拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在幹，所述頂升機構包括螺紋支杆(5)和託板(9)，所述螺紋支杆(5)設置在所述底座(I)上，所述託板(9)套設在所述螺紋支杆(5)上並託載所述焊接平臺(8)。
9.根據權利要求8所述的拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在於，所述螺紋支杆(5)還包括螺紋轉輪(11)，該螺紋轉輪(11)套裝在所述螺紋支杆(5)上並頂觸於所述託板(9)的下表面。
10.根據權利要求1-9中任意一項所述的拘束焊接冷裂紋試驗裝置，其特徵在於，所述支架的橫截面面積沿高度方向連續變小。
專利摘要一種拘束焊接冷裂紋試驗裝置，該裝置包括底座(1)、該底座(1)上方設置的焊接平臺(8)和該焊接平臺(8)兩側分別設置的兩個支架(2)，該兩個支架(2)中至少一個為底端固定安裝在所述底座(1)上的彈性支架，在所述焊接平臺(8)的上方，所述兩個彈性支架(2)上延伸出相向設置的兩個剛性懸臂，該剛性懸臂上設有固定安裝焊接件(6)的安裝部，並且所述剛性懸臂高度位置可調節地固定安裝於所述彈性支架(2)上。通過上述技術方案，可將焊接件安裝固定在試驗裝置上，並通過在底座固定安裝彈性支架並配合剛性懸臂在彈性支架上的上下移動，以實現焊接拘束度的連續變化，測出不同焊接拘束度下的焊縫冷裂紋傾向性。
文檔編號B23K37/00GK202388139SQ20112054850
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者戴西裡, 王霄騰, 羅志敏, 袁曉東, 譚星 申請人:中聯重科股份有限公司