實(shí)驗(yàn)3焊接熱循環(huán)曲線的測定

1、實(shí)驗(yàn)3焊接熱循環(huán)曲線的測定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬┝私夂附訜嵫h(huán)曲線的特征和主要參數(shù)；（二）了解焊接規(guī)范對熱循環(huán)曲線的影響；（三）掌握測定焊接熱循環(huán)曲線的方法。二、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)材料（一）鎢極氬弧焊機(jī)1臺(二）電容儲能式熱電偶焊機(jī)1臺（三）鎳鉻鎳硅或鉑銠鉑熱電偶絲(0.30.5mm)5對（四）氬氣1瓶（五）X-Y/函數(shù)記錄儀1臺（六）試件300×200×20mm低碳鋼板2塊，20Mn材料（七） 0300(A)直流電流表、秒表、5mm鉆頭、5mm平頭鉸刀、深度尺等三、實(shí)驗(yàn)原理圖低合金鋼手弧堆焊時焊縫附近各點(diǎn)的熱循環(huán)（從電弧通過測溫點(diǎn)正上方時開始算起的時間）焊接熱循環(huán)是指焊件上某點(diǎn)

2、經(jīng)歷焊接過程時的溫度變化，它可以用 （）這一函數(shù)關(guān)系來描述。按此關(guān)系所畫出的曲線稱為該點(diǎn)的熱循環(huán)曲線。焊接過程中，焊件上直接被熱源加熱的部位將被熔化形成熔池。連續(xù)相接的熔池冷卻凝固后即成為焊縫。焊縫以遠(yuǎn)的部位則保持固態(tài)，焊件上各點(diǎn)由于在焊件上所處位置不同，受到焊接熱的作用不同而經(jīng)歷著不同的熱循環(huán)，它們的熱循環(huán)曲線也就不同。圖l為低合金鋼手弧焊時焊件上熱影響區(qū)不同點(diǎn)的焊接熱循環(huán)曲線。從該圖可以看出：離焊縫熔合線越近的點(diǎn)，加熱速度越大，峰值溫度越高，冷卻速度也越大，并且所有各點(diǎn)的加熱速度都比冷卻速度要大得多。這表示焊接接頭熱影響區(qū)的金屬都經(jīng)歷了一個自發(fā)的、特殊的熱處理過程，產(chǎn)生了相變、晶粒長大、應(yīng)

3、力和變形等變化，從而對焊件金屬的組織和性能發(fā)生強(qiáng)烈的影響。因此，測量并正確控制焊接熱循環(huán)對于控制接頭熱影響區(qū)金屬的組織和性能具有重要意義。焊接熱循環(huán)曲線固然可以借助焊接熱過程的理論公式（，）計算出來，但由于計算時所采用的假定條件與實(shí)際焊接條件出入較大，計算所得的理論熱循環(huán)曲線對比實(shí)際測得的曲線仍有很大誤差，故在實(shí)際上多用實(shí)測的方法來獲得熱循環(huán)曲線。測定焊接熱循環(huán)的方法，大體上可分為接觸式和非接觸式兩類。在非接觸式測定法中，近年來發(fā)展了紅外測溫及熱成象技術(shù)。這種方法的實(shí)質(zhì)是從弧焊熔他的背面，攝取溫度場的熱象(紅外輻射能量分布圖)，然后把熱象分解成許多象素，通過電子束掃描實(shí)現(xiàn)光電和電光轉(zhuǎn)換，在顯象

4、管屏幕上獲得灰度等級不同的點(diǎn)構(gòu)成的圖象，該圖象間接反映了焊接區(qū)的溫度場變化，經(jīng)過計算機(jī)圖象處理和換算，便可得出某一瞬間或動態(tài)過程的真實(shí)溫度場。這種測定方法的優(yōu)點(diǎn)是測定裝置不直接接觸被測物體，不會攪動和破壞被測物體的溫度和熱平衡，響應(yīng)時間快、靈敏度高，并且可以連續(xù)測溫和自動記錄。目前在國內(nèi)已開展了這方面的研究，但由于這種測定法需要較復(fù)雜的設(shè)備和技術(shù)，所以尚未大量推廣。另一種方法為接觸式測溫，例如目前最常用的熱電偶測溫。它是建立在熱電偶兩端由于溫度差而產(chǎn)生熱電勢的基礎(chǔ)上。測溫時把熱電偶的熱結(jié)點(diǎn)焊在被測點(diǎn)上，熱電偶的另一端接在XY函數(shù)記錄儀上，焊接時由于熱結(jié)點(diǎn)受熱產(chǎn)生熱電勢，并把這個電勢作為XY函數(shù)

5、記錄儀的輸入信號，經(jīng)放大后由記錄儀表筆自動記錄下來，然后利用熱電勢溫度換算表進(jìn)行換算，即可得到被測點(diǎn)的熱循環(huán)曲線。這種測溫方法由于熱電偶的聯(lián)接，會影響到被測物體的溫度及熱平衡，有時將降低測溫的精確度，而且由于記錄儀的機(jī)械惰性等原因，對于微小體積的快速溫度變化響應(yīng)速度也慢。但是，它的突出優(yōu)點(diǎn)是簡單、直觀、測出的溫度有一定的精確性，因而仍是目前最主要的測溫方法，本實(shí)驗(yàn)也是利用熱電偶測溫方法來獲得熱循環(huán)曲線。四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟（一）實(shí)驗(yàn)方法焊接熱循環(huán)的測定方法如圖所示。測定前，把熱電偶絲的端頭焊入試件背面的測圖焊接熱循環(huán)曲線測定方法示意圖弧焊整流器；電壓表；電流表；試件；測溫孔；焊炬；熱電偶；函數(shù)記

6、錄儀。溫孔，當(dāng)TIG電弧在試件表面上移動時，在XY函數(shù)記錄儀上即可繪出工件上離熔合線不同距離的A、B、C三點(diǎn)的“熱循環(huán)”曲線。他們實(shí)際上為熱電勢時間曲線。第一個測溫小孔離起弧處的距離應(yīng)不小于80mm，以便測定時該點(diǎn)已處于準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)的溫度場。測溫孔的深度越大，表示該點(diǎn)離熔合線越近，則該點(diǎn)在焊接過程中所達(dá)到的最高溫度也越高。（二）實(shí)驗(yàn)步驟1焊接熱電偶分別把每對鎳鉻鎳硅或鉑銠鉑熱電偶絲的端頭用電容儲能式熱電偶焊機(jī)焊合，以形成熱結(jié)點(diǎn)。在試件待焊焊道的中心線背面鉆三個mm的測溫孔?？椎族F角要大于120°，可用平頭餃刀將孔底鉸成平端面，孔深各為16、17及18mm，用深度尺實(shí)測深度，并記錄下來。

7、然后將三對熱電偶的熱結(jié)點(diǎn)分別焊到測溫孔A、B及C的底部（如能將熱電偶一端的兩根單絲分別焊在被測點(diǎn)上十分挨近的位置，則其測溫結(jié)果比焊在一起的熱結(jié)點(diǎn)時更為準(zhǔn)確），要仔細(xì)檢查焊接點(diǎn)的質(zhì)量，務(wù)必保證焊牢。熱電偶的正負(fù)極之間要隔開，以防短路影響測量。2接XY函數(shù)記錄儀把熱電偶的另一端分別接到XY記錄儀上，注意把鎳鉻絲或鉑姥絲接正極，鎳硅絲或鉑絲接負(fù)極。鎳硅絲有磁性，可用磁鐵或磁性材料加以鑒別。鉑銠絲比鉑絲更硬，略加彎曲便可以區(qū)分開來。注意選擇函數(shù)記錄儀各旋鈕所置定的量程及走紙速度。3焊接參數(shù)見表2，施焊時當(dāng)焊接電弧經(jīng)過被測點(diǎn)正上方時，即可先后得到某焊接電流下離熔合線不同距離的A、B、C三點(diǎn)的“熱循環(huán)”曲線。表測溫用的焊接方法和規(guī)范參數(shù)試板編號焊接規(guī)范焊接方法焊接電流（）電弧電壓（）焊接速度（）鎢極自動氬弧焊（不加填充絲）同上五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理與分析根據(jù)記錄紙上獲得的三條“熱循環(huán)”曲線，查熱電勢溫度換算表，把縱坐標(biāo)所代表的電勢換算成溫度，經(jīng)過整理將有關(guān)數(shù)據(jù)。畫出以溫