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?zāi)康摹惨弧沉私夂附訜嵫h(huán)曲線的特征和主要參數(shù)；〔二〕了解焊接標(biāo)準(zhǔn)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(shù)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(jīng)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(shè)備和技術(shù)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(zhǔn)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(shù)記錄儀。溫孔，當(dāng)TIGX—Y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(yīng)不小于80ｍｍ，以便測定時該點已處于準(zhǔn)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(dá)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(guān)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(jī)焊合，以形成熱結(jié)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(jié)果比焊在一起的熱結(jié)點時更為準(zhǔn)確響測量。X—Y函數(shù)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(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整建議承受表３—2所列的焊接方法及標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。施焊時當(dāng)焊接電弧經(jīng)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(jié)果的整理與分析，電勢換算成溫度，經(jīng)過整理將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表3中。畫出以溫度—時間為坐標(biāo)軸的A、B、C三點的熱循環(huán)曲線。應(yīng)當(dāng)留意：在用X—Y函數(shù)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(yīng)當(dāng)進(jìn)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(shù)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(shè)承受冷端補(bǔ)償器，則可自動消退誤差，因而測得的熱電勢可不必進(jìn)展修正。六、試驗報告1、試驗?zāi)康?、試驗設(shè)備及試驗材料3、試驗方法與步驟4、試驗結(jié)果整理與分析〔一〕〔材16Mn〕〔二〕焊接標(biāo)準(zhǔn)的其它參數(shù)〔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(shù)記錄儀(一)工作原理圖３X—YX—Y函數(shù)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(diào)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(zhuǎn)時所產(chǎn)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(jīng)放大后使電機(jī)Ｍ轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)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(zhuǎn)變。當(dāng)Ｕ和Ｕ之差值為零時，放大器沒有信號輸出，電機(jī)便停頓轉(zhuǎn)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(yīng)的曲線。LZ3系列函數(shù)記錄儀是一種通用的函數(shù)記錄儀的函數(shù)關(guān)系，即＝ｆ〔ｘ描繪一個電量對時間的函數(shù)關(guān)系，即＝ｆ〔ｔ?！捕矻Z3系列函數(shù)記錄儀使用方法在儀器通電前做好以下預(yù)備：〔１〕將“電源”及“記錄”開關(guān)置于斷開位置。〔２〕將“X—TX”位置，將“記錄”開關(guān)打向“抬筆”的位置；將“測量”開關(guān)斷開〔多筆記錄儀?！玻场硨⒘砍涕_關(guān)置于短路位置。〔４〕將“⊥”接線柱用聯(lián)接板與“一”接線柱聯(lián)接?！玻怠硨⑿盘柦拥秸莆障涿姘褰泳€柱上。接通電源，稍待片刻，將測量開關(guān)接通。作Ｙ—ｔ運用時，將“X—Ｔ”開關(guān)打向“Ｔ”的位置并將ｔ的量程開關(guān)選擇至所需要的記錄紙速度。依據(jù)對位移傳感器標(biāo)定時所用的量程，選定Ｙ軸的量程，同時依據(jù)輸入信號的變化狀況，再將零位進(jìn)展適當(dāng)調(diào)整。確定Ｙ—ｔ運行正常后，將記錄開關(guān)打向“記錄”位置，即可開頭試驗，進(jìn)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