一種測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)溫度曲線的裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)溫度曲線的裝置，屬于材料工程領(lǐng)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(cè)量面；所述引弧板為長(zhǎng)方體，引弧板的厚度與楔形板厚度一致；沿引弧板長(zhǎng)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(cè)量面位于焊接面的下方。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易加工，能夠快速、準(zhǔn)確、可靠地測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)曲線的裝置，為焊接工藝參數(shù)的制定提供重要的依據(jù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)溫度曲線的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)溫度曲線的裝置，屬于材料工程領(lǐng)域，涉及到金屬材料的焊接熱循環(huán)測(cè)定裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]焊接是通過(guò)連接處的局部熔化或相互擴(kuò)散，將簡(jiǎn)單零部件拼接成復(fù)雜零件或構(gòu)件的一種加工手段。焊接過(guò)程中，處于電弧熱源中心區(qū)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(yuǎn)的部位，雖然一直為固態(tài)，但仍然受到焊接熱的影響而形成熱影響區(qū)，并且不同部位根據(jù)離電弧熱源中心距離遠(yuǎn)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(gè)過(guò)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(huán)過(guò)程，這種特殊熱循環(huán)過(guò)程是通過(guò)焊接熱循環(huán)曲線來(lái)進(jìn)行描述。焊接過(guò)程中，焊接熱循環(huán)直接影響到焊接接頭的綜合力學(xué)性能，所以焊接熱循環(huán)曲線是制定合理的焊接工藝的關(guān)鍵參考依據(jù)。
[0003]由于焊接熱循環(huán)過(guò)程具有加熱和冷卻時(shí)間短、峰值溫度高等特殊性，目前國(guó)內(nèi)外測(cè)定焊接熱循環(huán)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(cè)量。但以上兩種方法均存在很多問(wèn)題:非接觸式熱像法所需測(cè)量設(shè)備昂貴，同時(shí)由于成像速度無(wú)法滿足焊接熱循環(huán)的溫度變化速率，其測(cè)試結(jié)果與實(shí)際焊接熱循環(huán)往往有巨大的差別。而傳統(tǒng)的熱電偶法需要將熱電偶深埋于焊接試板的內(nèi)部，需要進(jìn)行多次鉆孔加工，操作性較差且工作量巨大，并且由于熱電偶與試板接合情況無(wú)法觀察、測(cè)試區(qū)域測(cè)量位置難以控制等缺點(diǎn)，造成測(cè)量成功率很低，且試驗(yàn)誤差較大，試驗(yàn)過(guò)程中使用的熱電偶為鉬銠合金材質(zhì)，試驗(yàn)費(fèi)用昂貴。例如，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00810041083.3公開(kāi)了“一種激光焊接熱循環(huán)參數(shù)的測(cè)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(duì)應(yīng)的焊接試板的端面作為測(cè)溫面，沿該焊接試板端面均布若干供放置熱電偶的通孔，并相應(yīng)設(shè)置熱電偶，采用植入熱電偶的方法測(cè)得焊接熱循環(huán)過(guò)程；在《熱加工工藝》》2006年第35卷第7期中采用局部采點(diǎn)對(duì)薄板焊接熱循環(huán)進(jìn)行測(cè)定；在《內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào)》2009年第28卷第I期中采用熱電偶埋入式測(cè)定60_特厚鋼板V型坡口焊接熱循環(huán)。以上文獻(xiàn)均采用熱電偶埋入式進(jìn)行焊接熱循環(huán)的測(cè)定，需要在板上鉆孔，工作量巨大而且繁瑣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易加工，能夠快速、準(zhǔn)確、可靠地測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)曲線的裝置，為焊接工藝參數(shù)的制定提供重要的依據(jù)。
[0005]本實(shí)用新型具體采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種用于測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)曲線的裝置，其特征在于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(cè)量面；所述引弧板為長(zhǎng)方體，引弧板的厚度與楔形板厚度一致；沿引弧板長(zhǎng)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(cè)量面位于焊接面的下方。
[0007]其中，楔形板角度a為5?45° ,楔形板斜邊長(zhǎng)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(zhǎng)度L彡50mm,弓I弧板高度H彡50mm。
[0008]上述裝置中重要參數(shù)的選用范圍及理由如下:
[0009](I)楔形板和引弧板尺寸規(guī)格
[0010]本實(shí)用新型中，楔形板長(zhǎng)度和高度尺寸影響到焊接熱影響區(qū)熱循環(huán)測(cè)試范圍，同時(shí)要預(yù)留充足的息弧區(qū)域，所以楔形板斜邊長(zhǎng)度7為100?800mm，楔形板高度A (焊接面終點(diǎn)到斜邊的距離)^ 50mm。較小的楔形板角度有利于試驗(yàn)精度，但是過(guò)小楔形板角度造成試板尺寸過(guò)大，不利于試驗(yàn)操作，所以楔形板角度a為5?45°。為保證焊接電弧的運(yùn)動(dòng)和焊縫金屬的流動(dòng)，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(cè)量面的粗糙度影響到熱電偶絲和測(cè)量面的緊密結(jié)合從而影響到溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以測(cè)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(wěn)定性，所以其表面粗糙度要求為Ra25及以下。
[0013](3)測(cè)量間距
[0014]測(cè)量間距將影響到測(cè)量準(zhǔn)確度，測(cè)量位置過(guò)于密集會(huì)影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以測(cè)量位置間隔> 0.5_。同時(shí)應(yīng)根據(jù)楔形試塊的尺寸規(guī)格與測(cè)試要求布置測(cè)試位置，測(cè)試位置越緊密，焊接熱影響區(qū)的熱循環(huán)曲線越詳細(xì)。
[0015]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易加工，可以快速、準(zhǔn)確地測(cè)定鋼板的焊接熱循環(huán)曲線，為制定科學(xué)合理的焊接工藝提供重要依據(jù)。
[0017]2、本實(shí)用新型所需實(shí)驗(yàn)材料和試驗(yàn)設(shè)備較少，費(fèi)用低廉，利用該裝置進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程較為簡(jiǎn)單，試驗(yàn)成功率高，可操作性較強(qiáng)。
[0018]3、本實(shí)用新型具有較廣的適用性，可以測(cè)定GMAW、GTAff, SMAff等焊接方法下鋼板的實(shí)際焊接熱循環(huán)曲線。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1本實(shí)用新型所涉及楔形板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2本實(shí)用新型所涉及引弧板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3本實(shí)用新型所涉及測(cè)量位置示意圖；
[0022]圖4本實(shí)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(shí)用新型一實(shí)施例的焊接熱影響區(qū)曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0025]如圖1-圖4所示，本實(shí)用新型的測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)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(cè)量面1-2，焊接面1-1和測(cè)量面1-2為長(zhǎng)方形。引弧板2為長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)量面1-2位于焊接面1-1的下方。楔形板I角度a為5?45°，楔形板I斜邊長(zhǎng)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(zhǎng)度L ^ 50mm，引弧板2高度50mm。測(cè)量面2設(shè)有用于粘貼熱電偶絲測(cè)量端的多個(gè)測(cè)量位置。測(cè)量位置間隔彡0.5_。楔形板的測(cè)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(duì)屈服強(qiáng)度890MPa高強(qiáng)鋼Q890進(jìn)行焊接熱循環(huán)曲線測(cè)定為例，說(shuō)明本實(shí)用新型的應(yīng)用。
[0027](I)裝置制備，如圖4所示，裝置由楔形板I和引弧板2組成。使用待測(cè)鋼板按圖1制作楔形板1，焊接面1-1和測(cè)量面1-2之間形成的楔形板角度a為15° ;斜邊長(zhǎng)度7 (即測(cè)量面2的長(zhǎng)度)為400_，楔形板厚度i/ (即焊接面的寬度)為40_ ;按圖2制作引弧板，引弧板為長(zhǎng)方體，其中一面2-1用于焊接，引弧板長(zhǎng)度Z(即用于焊接一面的長(zhǎng)度)為100mm，高度"為100mm，厚度D (即用于焊接一面的寬度)為40mm，與楔形板厚度相等。楔形板測(cè)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(jìn)行溫度測(cè)定，用熱電偶焊機(jī)將熱電偶絲的測(cè)量端焊在一起，并使用耐1400°C的高溫膠水將熱電偶絲測(cè)量端牢固分別粘貼于距焊接面垂直距離為0.5mm、l.0mm、1.5mm及2.0mm的測(cè)量位置A?D,如圖3所示。
[0029](3)組裝引弧板和楔形板:按照?qǐng)D4所示將引弧板和楔形板進(jìn)行無(wú)間隙組裝，即沿引弧板長(zhǎng)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(cè)量面位于焊接面的下方；并于組裝結(jié)構(gòu)兩側(cè)進(jìn)行電焊固定。
[0030](4)焊接熱影響區(qū)溫度測(cè)定:使用GMAW焊接方法，從引弧板開(kāi)始向楔形板的方向進(jìn)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(shù)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(yù)熱60°C。焊接材料選用FK-1000，直徑為Φ1.2mm，保護(hù)氣體選用成分為80%Ar和20%C02的混合氣體。
[0031](5)繪制焊接熱循環(huán)曲線:根據(jù)記錄儀測(cè)定的時(shí)間一溫度數(shù)據(jù)，繪制不同焊接熱影響區(qū)焊接熱循環(huán)曲線。最終獲得的焊接熱影響區(qū)曲線見(jiàn)圖5。
[0032]由以上可見(jiàn)，利用本實(shí)用新型提供的裝置可以很好的測(cè)定Q890高強(qiáng)鋼板12kJ/cm的GMAW焊接熱循環(huán)曲線，測(cè)試方法簡(jiǎn)單快捷，具有很好的應(yīng)用價(jià)值，可以為焊接工藝參數(shù)的制定提供可靠的依據(jù)。
[0033]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)曲線的裝置，其特征在于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(cè)量面；所述引弧板為長(zhǎng)方體，引弧板的厚度與楔形板厚度一致；沿引弧板長(zhǎng)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(cè)量面位于焊接面的下方。
2.如權(quán)利要求1所述的用于測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)曲線的裝置，其特征在于楔形板角度a為5?45 ° ,楔形板斜邊長(zhǎng)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(zhǎng)度L彡50mm,弓丨弧板高度H彡50mm。
3.如權(quán)利要求1所述的用于測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)曲線的裝置，其特征在于所述測(cè)量面設(shè)有用于粘貼熱電偶絲測(cè)量端的多個(gè)測(cè)量位置。
4.如權(quán)利要求3所述的用于測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)曲線的裝置，其特征在于測(cè)量位置間隔 > 0.5mm。
5.如權(quán)利要求1所述的用于測(cè)定鋼板焊接熱循環(huán)曲線的裝置，其特征在于:楔形板的測(cè)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(hào)】G01N25/20GK204203141SQ201420591041
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】鄭志霞, 范益, 邱保文, 郭志春 申請(qǐng)人:南京鋼鐵股份有限公司