《焊接热循环曲线的测定》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接热循环曲线的测定（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、焊接热循环曲线的测定一、实验目的（一）了解焊接热循环曲线的特征和主要参数；（二）了解焊接规范对热循环曲线的影响；（三）掌握测定焊接热循环曲线的方法。二、实验装置及实验材料（一）钨极自动氩弧焊机1台(二）电容储能式热电偶焊机1台（三）镍铬镍硅或铂铑铂热电偶丝(0.30.5mm)3对（四）氩气1瓶（五）XY函数记录仪1台（六）试件30020020mm低碳钢板2块（可用A3、A5、09Mn、16Mn等材料）（七）0300(A)直流电流表、秒表、5mm钻头、5mm平头铰刀、深度尺等三、实验原理焊接热循环是指焊件上某点经历焊接过程时的温度变化，它可以用（）这一函数关系来描述。按此关系所画出的曲线称为该点
2、的热循环曲线。焊接过程中，焊件上直接被热源加热的部位将被熔化形成熔池。连续相接的熔池冷却凝固后即成为焊缝。焊缝以远的部位则保持固态，焊件上各点由于在焊件上所处位置不同，受到焊接热的作用不同而经历着不同的热循环，它们的热循环曲线也就不同。图图低合金钢手弧堆焊时焊缝附近各点的热循环（从电弧通过测温点正上方时开始算起的时间）l为低合金钢手弧焊时焊件上热影响区不同点的焊接热循环曲线。从该图可以看出：离焊缝熔合线越近的点，加热速度越大，峰值温度越高，冷却速度也越大，并且所有各点的加热速度都比冷却速度要大得多。这表示焊接接头热影响区的金属都经历了一个自发的、特殊的热处理过程，产生了相变、晶粒长大、应力和变
3、形等变化，从而对焊件金属的组织和性能发生强烈的影响。因此，测量并正确控制焊接热循环对于控制接头热影响区金属的组织和性能具有重要意义。焊接热循环曲线固然可以借助焊接热过程的理论公式（，）计算出来，但由于计算时所采用的假定条件与实际焊接条件出入较大，计算所得的理论热循环曲线对比实际测得的曲线仍有很大误差，故在实际上多用实测的方法来获得热循环曲线。测定焊接热循环的方法，大体上可分为接触式和非接触式两类。在非接触式测定法中，近年来发展了红外测温及热成象技术。这种方法的实质是从弧焊熔他的背面，摄取温度场的热象(红外辐射能量分布图)，然后把热象分解成许多象素，通过电子束扫描实现光电和电光转换，在显象管屏幕
4、上获得灰度等级不同的点构成的图象，该图象间接反映了焊接区的温度场变化，经过计算机图象处理和换算，便可得出某一瞬间或动态过程的真实温度场。这种测定方法的优点是测定装置不直接接触被测物体，不会搅动和破坏被测物体的温度和热平衡，响应时间快、灵敏度高，并且可以连续测温和自动记录。目前在国内已开展了这方面的研究，但由于这种测定法需要较复杂的设备和技术，所以尚未大量推广。另一种方法为接触式测温，例如目前最常用的热电偶测温。它是建立在热电偶两端由于温度差而产生热电势的基础上。测温时把热电偶的热结点焊在被测点上，热电偶的另一端接在XY函数记录仪上，焊接时由于热结点受热产生热电势，并把这个电势作为XY函数记录仪
5、的输入信号，经放大后由记录仪表笔自动记录下来，然后利用热电势温度换算表进行换算，即可得到被测点的热循环曲线。这种测温方法由于热电偶的联接，会影响到被测物体的温度及热平衡，有时将降低测温的精确度，而且由于记录仪的机械惰性等原因，对于微小体积的快速温度变化响应速度也慢。但是，它的突出优点是简单、直观、测出的温度有一定的精确性，因而仍是目前最主要的测温方法，本实验也是利用热电偶测温方法来获得热循环曲线。四、实验方法及步骤（一）实验方法焊接热循环的测定方法如图所示。测定前，把热电偶丝的端头焊入试件背面的测图焊接热循环曲线测定方法示意图弧焊整流器；电压表；电流表；试件；测温孔；焊炬；热电偶；函数记录仪。
6、温孔，当TIG电弧在试件表面上移动时，在XY函数记录仪上即可绘出工件上离熔合线不同距离的A、B、C三点的“热循环”曲线。他们实际上为热电势时间曲线。第一个测温小孔离起弧处的距离应不小于80，以便测定时该点已处于准稳定状态的温度场。测温孔的深度越大，表示该点离熔合线越近，则该点在焊接过程中所达到的最高温度也越高。表1给出了采用手工电弧焊时离熔合线不同距离的各点所达到的最高温度Tm，以供参考。表钢焊接时测温点位置与最高温度的关系最高温度Tm（）熔点12001000800600测温点离熔合线的距离（）00.81.73.04.7焊接规范：板厚20mm，焊接电流170A，电弧电压28V，焊接速度2.5m
7、m/s，焊条直径4mm。（二）实验步骤1焊接热电偶分别把每对镍铬镍硅或铂铑铂热电偶丝的端头用电容储能式热电偶焊机焊合，以形成热结点。在试件待焊焊道的中心线背面钻三个的测温孔。孔底锥角要大于120，可用平头饺刀将孔底铰成平端面，孔深各为16、17及18，用深度尺实测深度，并记录下来。然后将三对热电偶的热结点分别焊到测温孔A、B及C的底部（如能将热电偶一端的两根单丝分别焊在被测点上十分挨近的位置，则其测温结果比焊在一起的热结点时更为准确），要仔细检查焊接点的质量，务必保证焊牢。热电偶的正负极之间要隔开，以防短路影响测量。2接XY函数记录仪把热电偶的另一端分别接到XY记录仪上，注意把镍铬丝或铂姥丝接
8、正极，镍硅丝或铂丝接负极。镍硅丝有磁性，可用磁铁或磁性材料加以鉴别。铂铑丝比铂丝更硬，略加弯曲便可以区分开来。注意选择函数记录仪各旋钮所置定的量程及走纸速度。3焊接规范的调节建议采用表2所列的焊接方法及规范参数。施焊时当焊接电弧经过被测点正上方时，即可先后得到某焊接电流下离熔合线不同距离的A、B、C三点的“热循环”曲线。表测温用的焊接方法和规范参数试板编号焊接规范焊接方法焊接电流（）电弧电压（）焊接速度（）钨极自动氩弧焊（不加填充丝）同上五、实验结果的整理与分析，根据记录纸上获得的三条“热循环”曲线，查热电势温度换算表，把纵坐标所代表的电势换算成温度，经过整理将有关数据记入表3中。画出以温度时
9、间为坐标轴的A、B、C三点的热循环曲线。应该注意：在用XY函数记录仪记录热电偶的热电势时，因为热电偶的冷端受环境温度的影响，往往达不到0，因而对所测得的热电势应该进行修正。表试板编号测温孔号测温孔深度（）m（）加热至m所需时间（s）900以上停留时间（s）800500冷却时间（s）550瞬时冷却速度（/s）焊接线能量（J/）例如，冷端温度为30，热电偶分度号为LB3（铂铑铂分度号为LB3，镍铬镍硅分度号为EU2），由Xy函数记录仪表示的热电势为8.421mV，试求所测点的温度T。解：由LB3热电偶分度表查得：LB（30，0）0.176mVELB（2，0）ELB（T，30）十ELB（30，）84
10、21十01768597mV查LB3分度表得T916如果不进行修正，根据8.421mV查表得T900结果会产生16的误差。但是，实验时如果采用冷端补偿器，则可自动消除误差，因而测得的热电势可不必进行修正。六、实验报告1、实验目的2、实验设备及实验材料3、实验方法与步骤4、实验结果整理与分析（一）绘制实测的热循环曲线，预测试板上测点在热循环过程中所发生的组织变化（材质为16Mn）（二）焊接规范的其它参数（如焊接时间t、电弧电压U、焊接速度v和预热温度T0等)对热循环曲线有何影响（三）试以理论公式计算离熔合线最近的某一测温点上的最高加热温度为900以上高温停留时间以及550的瞬时冷却速度。七、附录：
11、LZ3系列XY函数记录仪(一)工作原理XY函数记录仪是一种采用自动平衡原理的记录仪，它的测量电路由桥式电位差计线路组成（图）。图XY函数记录仪测量回路原理图图中为调零电位器，R为测量电位器。R及R所组成的桥路由一稳定的参考电源供电。为了降低R电位器的动触点在运转时所产生的热电势，桥路的输出采用分压形式，以提高仪表的动态性能。被测电压与进行比较，当两者不相等时，产生偏差电压。此差值输入到放大器中，经放大后使电机转动，从而驱动测量电位器R的滑动触头移动，使电桥输出电压发生改变。当和之差值为零时，放大器没有信号输出，电机便停止转动，R的滑动触头也就不再移动，电桥便在新的位置达到了平衡。仪表的记录笔和
12、测量电位器R的滑动触头相连，因此记录笔随滑动触头移动，并在记录纸上描绘出相应的曲线。LZ3系列函数记录仪是一种通用的函数记录仪。它可在直角坐标轴上自动描绘两个电量的函数关系，即y（）。另外，记录仪在轴方向带有走纸机构，因此记录仪能自动描绘一个电量对时间的函数关系，即Y（）。（二）LZ3系列函数记录仪使用方法1在仪器通电前做好下列准备：（）将“电源”及“记录”开关置于断开位置。（）将“XT、”开关置于“X”位置，将“记录”开关打向“抬笔”的位置；将“测量”开关断开（多笔记录仪）。（）将量程开关置于短路位置。（）将“”接线柱用联接板与“一”接线柱联接。（）将信号接到控制箱面板接线柱上。2接通电源，
13、稍待片刻，将测量开关接通。3作运用时，将“X”开关打向“”的位置并将的量程开关选择至所需要的记录纸速度。4根据对位移传感器标定时所用的量程，选定轴的量程，同时根据输入信号的变化情况，再将零位进行适当调整。5确定运行正常后，将记录开关打向“记录”位置，即可开始实验，进行自动记录。附录 热电势与温度对照表温度（）热电势（）温度（）热电势（）镍铬镍硅铂铑铂镍铬镍硅铂铑铂025507510012515017520022525027530032535037540041042043044045046047048049050051052053054055056057058059060001.002.023.064.105.136.137.138.139.1410.1511.1812.2113.2514.3015.3516.4016.8317.2517.6718.0918.5118.9419.3719.7920.2220.6521.0821.5021.9321.3522.7823.2123.6324.0524.4824.9000.1430.2990.4660.6430.8301.0251.2281.4361.6501.8672.0892.3152.5452.7773.0133.2503.3643.4413.538
