焊接熱循環(huán)曲線的測定

焊接熱循環(huán)曲線的測定一、試驗目的〔一〕了解焊接熱循環(huán)曲線的特征和主要參數；〔二〕了解焊接標準對熱循環(huán)曲線的影響；〔三〕把握測定焊接熱循環(huán)曲線的方法。二、試驗裝置及試驗材料〔一〕1臺(二〕1臺〔三〕鎳鉻—鎳硅或鉑銠—鉑熱電偶絲(φ0.3~0.5mm)3對〔四〕氬氣1瓶〔五〕X—Y／函數記錄儀1臺〔六〕300×200×20mm2塊〔可用A3、A5、09Mn、16Mn等材料〕〔七〕0～300(A)直流電流表、秒表、φ5mm鉆頭、φ5mm平頭鉸刀、深度尺等三、試驗原理圖１低合金鋼手弧堆焊時焊縫四周各點的熱循環(huán)〔ｔ－從電弧通過測溫點正上方時開頭算起的時間〕焊接熱循環(huán)是指焊件上某點經受焊接過程時的溫度變化，它可以用Ｔ＝ｆ〔ｔ圖１低合金鋼手弧堆焊時焊縫四周各點的熱循環(huán)〔ｔ－從電弧通過測溫點正上方時開頭算起的時間〕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)不同點環(huán)對于掌握接頭熱影響區(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Ｔ＝ｆ〔ｘ，ｙ，ｚ，ｔ〕計算線比照實際測得的曲線仍有很大誤差，故在實際上多用實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，熱象(紅外輻射能量分布圖)，然后把熱象分解成很多象素，通過電子束掃描實現(xiàn)光電和電光定方法的優(yōu)點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，但由于這種測定法需要較簡單的設備和技術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生熱電勢的根底上。X－YX－Y是，它的突出優(yōu)點是簡潔、直觀、測出的溫度有肯定的準確性，因而仍是目前最主要的測溫方法，本試驗也是利用熱電偶測溫方法來獲得熱循環(huán)曲線。四、試驗方法及步驟〔一〕試驗方法焊接熱循環(huán)的測定方法如圖２所示。測定前，把熱電偶絲的端頭焊入試件反面的測圖２焊接熱循環(huán)曲線測定方法示意圖圖２焊接熱循環(huán)曲線測定方法示意圖１－弧焊整流器；２－電壓表；３－電流表；４－試件；５－測溫孔；６－ＴＩＧ焊炬；７－熱電偶；８－Ｘ－Ｙ函數記錄儀。溫孔，當TIGX—Y函數記錄儀上即可繪出工件上離熔合線不同距離的A、B、C三點的“熱循環(huán)”曲線。他們實際上為熱電勢－時間曲線。第一個測溫小孔離起弧處的距離應不小于80ｍｍ，以便測定時該點已處于準穩(wěn)定狀態(tài)的溫也越高。表1給出了承受手工電弧焊時離熔合線不同距離的各點所到達的最高溫度Tm℃，以供參考。表１鋼焊接時測溫點位置與最高溫度的關系最高溫度T〔℃〕測溫點離熔合線的熔點12001000800600距離〔ｍｍ〕00.81.73.04.720mm，170A28V2.5mm/s，焊條直徑φ4mm?！捕吃囼灢襟E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焊合，以形成熱結點。在試件待焊焊道的中心線反面鉆三個φ５ｍｍ的測溫孔。120°，可用平頭餃刀將孔底鉸成平端面，孔深各為16、17及18ｍｍ，用深度尺實測深度，并記錄下來。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上格外挨近的位置，則其測溫結果比焊在一起的熱結點時更為準確響測量。X—Y函數記錄儀把熱電偶的另一端分別接到X—Y記錄儀上，留意把鎳鉻絲或鉑姥3．焊接標準的調整建議承受表３—2所列的焊接方法及標準參數。施焊時當焊接電弧經過被測點正上方時，即可先后得到某焊接電流下離熔合線不同距離的A、B、C三點的“熱循環(huán)”曲線。焊接焊接規(guī)范試板編號焊接方法焊接電流〔Ａ〕 電弧電壓〔Ｖ〕 焊接速度〔ｍｍ／ｓ〕１１００１２～１４２．８５〔不加填充絲〕２１７０１２～１４２．８５同上五、試驗結果的整理與分析，電勢換算成溫度，經過整理將有關數據記入表3中。畫出以溫度—時間為坐標軸的A、B、C三點的熱循環(huán)曲線。應當留意：在用X—Y函數記錄儀記錄熱電偶的熱電勢時，由于熱電偶的冷端受環(huán)0℃，因而對所測得的熱電勢應當進展修正。表３加熱至Ｔ加熱至Ｔm900℃以上800～500℃ 550℃瞬時焊接線能測溫孔深試板編號測溫孔號Ｔ〔℃〕m所需時間停留時間冷卻時間冷卻速度量度〔ｍｍ〕〔s〕〔s〕〔s〕〔℃/s〕〔J/ｍｍ〕Ａ１ＢＣＡ２ＢＣＡ３ＢＣ30LB—3〔LB—3，鎳鉻—鎳硅分度號為E—2，由y函數記錄儀表示的熱電勢為8.421m，試求所測點的溫度T解：由LB—3熱電偶分度表查得：Ｅ〔30，0〕＝0.176mVLBE 〔2，0〕＝ELB

〔T，30〕十ELB

〔30，０〕＝8．4210．176＝8．597mVLBLB—3分度表得T＝916℃8.421mV查表得T＝900℃16℃的誤差。但是，試驗時假設承受冷端補償器，則可自動消退誤差，因而測得的熱電勢可不必進展修正。六、試驗報告1、試驗目的2、試驗設備及試驗材料3、試驗方法與步驟4、試驗結果整理與分析〔一〕〔材16Mn〕〔二〕焊接標準的其它參數〔tU、焊接速度vT0等)對熱循環(huán)曲線有何影響〔三試以理論公式計算離熔合線最近的某一測溫點上的最高加熱溫度Ｔ為900℃以上550℃的瞬時冷卻速度。七、附錄：LZ3系列X—Y函數記錄儀(一)工作原理圖３X—YX—Y函數記錄儀是一種承受自動平衡原理的記錄儀，它的測量電路由橋式電位差計線路組成〔圖３圖３X—Y圖中Ｒ為調零電位器，ＱR為測量電位器。R及RＭ Ｑ Ｍ所組成的橋路由一穩(wěn)定的參考電源供電。為了降低R電Ｍ位器的動觸點在運轉時所產生的熱電勢，橋路的輸出承受分壓形式，以提高儀表的Ｘ Ｒ到放大器中，經放大后使電機Ｍ轉動，從而驅動測量電位器R的滑動觸頭移動，使電橋輸Ｍ出電壓Ｕ發(fā)生轉變。當Ｕ和Ｕ之差值為零時，放大器沒有信號輸出，電機便停頓轉動，Ｒ Ｒ ＸRＭRＭ的滑動觸頭相連，因此記錄筆隨滑動觸頭移動，并在記錄紙上描繪出相應的曲線。LZ3系列函數記錄儀是一種通用的函數記錄儀的函數關系，即＝ｆ〔ｘ描繪一個電量對時間的函數關系，即＝ｆ〔ｔ?！捕矻Z3系列函數記錄儀使用方法在儀器通電前做好以下預備：〔１〕將“電源”及“記錄”開關置于斷開位置?！玻病硨ⅰ癤—TX”位置，將“記錄”開關打向“抬筆”的位置；將“測量”開關斷開〔多筆記錄儀?！玻场硨⒘砍涕_關置于短路位置。〔４〕將“⊥”接線柱用聯(lián)接板與“一”接線柱聯(lián)接。〔５〕將信號接到掌握箱面板接線柱上。接通電源，稍待片刻，將測量開關接通。作Ｙ—ｔ運用時，將“X—Ｔ”開關打向“Ｔ”的位置并將ｔ的量程開關選擇至所需要的記錄紙速度。依據對位移傳感器標定時所用的量程，選定Ｙ軸的量程，同時依據輸入信號的變化狀況，再將零位進展適當調整。確定Ｙ—ｔ運行正常后，將記錄開關打向“記錄”位置，即可開頭試驗，進展自動記錄。附錄熱電勢與溫度比照表熱電勢〔ｍｖ〕熱電勢〔ｍｖ〕溫度〔℃〕鎳鉻－鎳硅鉑銠－鉑溫度〔℃〕鎳鉻－鎳硅鉑銠－鉑00061025.325.324251.000.14362025.755.427502.020.29963026.185.530753.060.46664026.605.6331004.100.64365027.035.7351255.130.83066027.455.8391506.131.02567027.895.9431757.131.22868028.296.0462008.131.43669028.716.1512259.141.65070029.136.25625010.151.86771029.556.36127511.182.08972029.976.46630012.212.31573030.396.57232513.252.54574030.816.67735014.302.77775031.226.78437515.353.01376031.646.89140016.403.25077032.066.99941016.833.36478032.467.10542017.253.44179032.877.21343017.673.53880033.297.32244018.093.63481033.697.43045018.513.73182034.107.53946018.943.82883034.517.64847019.373.92584034.917.75748019.794.02385035.327.86749020.224.12186035.727.97850020.654.22087036.138.08851021.084.31088036.538.19952021.504.41889036.938.31053021.934.51790037.338.42154021.354.61791037.738.53455022.784.71792038.138.64656023.214.81793038.538.75857023.634.91894038.938.87158024.055.01995039.328.98559024.485.12196039.729.09860024.905.22297040.109.212熱電勢〔ｍｖ〕熱電勢〔ｍｖ〕溫度〔℃〕鎳鉻－鎳硅鉑銠－鉑溫度〔℃〕鎳鉻－鎳硅鉑銠－鉑98099010001010102010301040105010601070108010901100111011201130114040.4940.8841.2741.6042.0442.4342.8343.2143.5943.9744.3444.7245.1045.4845.8546.2346.609.3269.4419.5569.6719.7879.90210.01910.13610.25210.37010.48810.60510.72310.84210.96111.08011.19811501160117011801190