實(shí)驗(yàn)3焊接熱循環(huán)曲線的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)3焊接熱循環(huán)曲線的測(cè)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(duì)熱循環(huán)曲線的影響；（三）掌握測(cè)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(tái)(二）電容儲(chǔ)能式熱電偶焊機(jī)1臺(tái)（三）鎳鉻鎳硅或鉑銠鉑熱電偶絲(0.30.5mm)5對(duì)（四）氬氣1瓶（五）X-Y/函數(shù)記錄儀1臺(tái)（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(shí)焊縫附近各點(diǎn)的熱循環(huán)（從電弧通過測(cè)溫點(diǎn)正上方時(shí)開始算起的時(shí)間）焊接熱循環(huán)是指焊件上某點(diǎn)

2、經(jīng)歷焊接過程時(shí)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(shí)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(gè)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(duì)焊件金屬的組織和性能發(fā)生強(qiáng)烈的影響。因此，測(cè)量并正確控制焊接熱循環(huán)對(duì)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(jì)算出來，但由于計(jì)算時(shí)所采用的假定條件與實(shí)際焊接條件出入較大，計(jì)算所得的理論熱循環(huán)曲線對(duì)比實(shí)際測(cè)得的曲線仍有很大誤差，故在實(shí)際上多用實(shí)測(cè)的方法來獲得熱循環(huán)曲線。測(cè)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(cè)定法中，近年來發(fā)展了紅外測(cè)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(chǎng)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(jí)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(chǎng)變化，經(jīng)過計(jì)算機(jī)圖象處理和換算，便可得出某一瞬間或動(dòng)態(tài)過程的真實(shí)溫度場(chǎng)。這種測(cè)定方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定裝置不直接接觸被測(cè)物體，不會(huì)攪動(dòng)和破壞被測(cè)物體的溫度和熱平衡，響應(yīng)時(shí)間快、靈敏度高，并且可以連續(xù)測(cè)溫和自動(dòng)記錄。目前在國內(nèi)已開展了這方面的研究，但由于這種測(cè)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(cè)溫，例如目前最常用的熱電偶測(cè)溫。它是建立在熱電偶兩端由于溫度差而產(chǎn)生熱電勢(shì)的基礎(chǔ)上。測(cè)溫時(shí)把熱電偶的熱結(jié)點(diǎn)焊在被測(cè)點(diǎn)上，熱電偶的另一端接在XY函數(shù)記錄儀上，焊接時(shí)由于熱結(jié)點(diǎn)受熱產(chǎn)生熱電勢(shì)，并把這個(gè)電勢(shì)作為XY函數(shù)

5、記錄儀的輸入信號(hào)，經(jīng)放大后由記錄儀表筆自動(dòng)記錄下來，然后利用熱電勢(shì)溫度換算表進(jìn)行換算，即可得到被測(cè)點(diǎn)的熱循環(huán)曲線。這種測(cè)溫方法由于熱電偶的聯(lián)接，會(huì)影響到被測(cè)物體的溫度及熱平衡，有時(shí)將降低測(cè)溫的精確度，而且由于記錄儀的機(jī)械惰性等原因，對(duì)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(cè)出的溫度有一定的精確性，因而仍是目前最主要的測(cè)溫方法，本實(shí)驗(yàn)也是利用熱電偶測(cè)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(cè)定方法如圖所示。測(cè)定前，把熱電偶絲的端頭焊入試件背面的測(cè)圖焊接熱循環(huán)曲線測(cè)定方法示意圖弧焊整流器；電壓表；電流表；試件；測(cè)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(dòng)時(shí)，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(shì)時(shí)間曲線。第一個(gè)測(cè)溫小孔離起弧處的距離應(yīng)不小于80mm，以便測(cè)定時(shí)該點(diǎn)已處于準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)的溫度場(chǎng)。測(cè)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(duì)鎳鉻鎳硅或鉑銠鉑熱電偶絲的端頭用電容儲(chǔ)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(gè)mm的測(cè)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(cè)深度，并記錄下來。

7、然后將三對(duì)熱電偶的熱結(jié)點(diǎn)分別焊到測(cè)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(cè)點(diǎn)上十分挨近的位置，則其測(cè)溫結(jié)果比焊在一起的熱結(jié)點(diǎn)時(shí)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(cè)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(shí)當(dāng)焊接電弧經(jīng)過被測(cè)點(diǎn)正上方時(shí)，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(cè)溫用的焊接方法和規(guī)范參數(shù)試板編號(hào)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(dòng)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(shì)溫度換算表，把縱坐標(biāo)所代表的電勢(shì)換算成溫度，經(jīng)過整理將有關(guān)數(shù)據(jù)。畫出以溫