焊接結(jié)構(gòu)試驗(yàn)指導(dǎo)書

試驗(yàn)一平板焊接變形的測量與分析一、試驗(yàn)?zāi)康蘑卑盐掌桨迨湛s變形、撓曲變形及角變形的根本方法。⒉生疏平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產(chǎn)生緣由和分布規(guī)律。二、焊接設(shè)備、試驗(yàn)條件及測量工具和儀器㈠焊接方法及設(shè)備焊接方法：手工電弧焊、TIG自動(dòng)焊焊接工裝：隨焊沖擊掌握焊接變形裝置、旋轉(zhuǎn)擠壓掌握焊接變形裝置㈡試驗(yàn)條件⒈試件尺寸：2mm×150mm×300mm〔Q235鋼〕6mm×150mm×300mm〔Q235鋼〕2~4mm×150mm×300mm〔LY12鋁合金〕⒉試件材料：Q235A、⒊焊接標(biāo)準(zhǔn)：見下表板厚焊接電流2mm鋼90A110A6mm鋼170A190A2~4mm鋁合金120A200A⒋測點(diǎn)分布1、2所示圖1 2mm板測點(diǎn)分布圖2 6mm板測點(diǎn)分布6mm板：橫向收縮、角變形以及撓曲變形均測。2mm板：只測角變形及撓曲變形。㈢測量工具與儀器三、測量方法1、橫向收縮變形的測量橫向收縮變形承受引伸儀來測量。引伸儀構(gòu)造見圖3。圖3 引伸儀構(gòu)造示意圖其中：⒈百分表；⒉鉸鏈；⒊活動(dòng)支腿；⒋固定支腿；⒌彈簧。4放在豎線PB0B1。分別填入附表內(nèi)，其差差值的平均值即為該位置的橫向收縮變形值。2、撓曲變形的測量撓曲變形的測量承受帶支腿的鋼板尺和游標(biāo)卡尺來測量。4撓曲變形測量示意圖2為試件。使用游標(biāo)卡尺分別測出焊前、焊1J、K、L、M、N、P、Q、R八條豎線上的撓曲變形。對2J、L、M、N、P、R六條豎線上的撓曲變形。3、角變形的測量與計(jì)算角變形的測量同樣承受帶支腿的鋼板尺和游標(biāo)卡尺來測量，但需進(jìn)展計(jì)算。5角變形的測量示意圖的值，就可以計(jì)算出α1、α2，也即可算出角度來。由于所用試件焊2mm1A、B、C、D、E、F、G、H6mm板要測A、B、C、F、G、H六條線上的角變形。四、試驗(yàn)步驟及內(nèi)容⒈了解測量收縮變形、撓曲變形及角變形的工具和方法。⒉對試件初始狀態(tài)全部數(shù)據(jù)進(jìn)展測量。2mm、6mm1中的兩種標(biāo)準(zhǔn)各焊一塊。⒋測量試件焊后的全部數(shù)據(jù)。五、試驗(yàn)報(bào)告要求⒈按附表內(nèi)容把測量數(shù)據(jù)或計(jì)算結(jié)果填入表內(nèi)。有何不同并分析其緣由試驗(yàn)二焊接加熱及冷卻過程中接頭動(dòng)態(tài)彎曲變形的測量與分析一、試驗(yàn)?zāi)康臏y量方法和儀器設(shè)備使用；入了解焊接過程中瞬時(shí)彎曲撓度的變化規(guī)律；二、試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)材料)1臺(tái)(二)板條夾持裝置(自制) 1套(三試驗(yàn)臺(tái)(自制) 1套(1臺(tái)(五)鉗形電流表(0～250A) 1只(六電壓表(0～75V) 1只(七)低碳鋼板(500—6004～6h高溫回火)40×60×10ｍｍ2塊40×80×10ｍｍ2塊40×100×10ｍｍ2塊根試驗(yàn)臺(tái)示意圖三、試驗(yàn)原理(圖ｈ對于焊接加熱及冷卻過程中彎曲撓度ｆ的變化有明顯影響(2)。板寬ｈ增大時(shí)，板條的抗縱向彎曲慣性矩Ｊ或ＥＪ圖１沿板邊緣敷焊時(shí)的板條彎曲變形圖１沿板邊緣敷焊時(shí)的板條彎曲變形圖２板條寬度ｈ對于彎曲變形的影響(3)焊條的瞬時(shí)彎曲撓度和冷卻終了的剩余彎曲撓度與Ｉ之間并不是單調(diào)的線性關(guān)系。焊因此，當(dāng)Ｕ及Ｖ均保持不變時(shí)，焊接電流的影響表現(xiàn)為隨著Ｉ的漸漸增大，弧 焊 焊板條末端的剩余彎曲撓度ｆ卻有一個(gè)由小變大，再由大變小的變化過程，也即殘存在一個(gè)剩余彎曲撓度為最大的臨界焊接電流值Ｉ。焊臨圖３焊接電流〔Ｉ〕與板條彎曲撓度的關(guān)系綜上所述，可得出Ｉ—ｆ關(guān)系曲線如圖4所示。焊 殘四、試驗(yàn)方法及步驟〔一〕焊接縱向收縮引起的撓曲變形測定試板固定到試驗(yàn)臺(tái)上〔見圖〕2、選定測量點(diǎn)接測量用的磁力百分表。3、調(diào)整百分表指針，使其指示在刻度范圍的中間位置“5”左右位置〕〔5秒讀一次數(shù)，停10秒讀一次，直到撓度f直根本不變?yōu)橹埂?、記錄內(nèi)容：焊接電流〔A、電壓〔V、撓度〔f〕6、轉(zhuǎn)變電流大小，重做，記錄。殘焊殘焊〔s〕五、思考題(一)沿板邊緣縱向敷焊過程中，板條自由端的縱向彎曲撓度為什么有符號(hào)的轉(zhuǎn)變？焊

焊

?殘

焊

?殘(四)?有何特別現(xiàn)象?消滅特別現(xiàn)象的緣由是什么？六、試驗(yàn)報(bào)告(一〕寫出試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)裝置，簡述試驗(yàn)原理。f-t曲線，并標(biāo)出起弧點(diǎn)、峰值點(diǎn)、滅弧點(diǎn)?！踩?題試驗(yàn)三剩余應(yīng)力測量試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康亩?、使用設(shè)備和儀器1、DZDL-1型鉆孔裝置。2〔西格馬的型號(hào)為：ASM1.0〕靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。3、萬用表三、試樣四、原理孔處釋放前的剩余應(yīng)力值σ1、σ2：五、測試步驟盲孔法測剩余應(yīng)力的步驟如下：應(yīng)變花按應(yīng)變計(jì)粘貼通用方法準(zhǔn)確粘貼在試樣測量點(diǎn)上，零。鏡里觀看，初步對準(zhǔn)應(yīng)變花中心位置。然后在鉆具支腿與試樣接觸處滴少許5022，靜態(tài)電阻應(yīng)變儀重調(diào)零?！残栌每p紉機(jī)油，不行使用一般機(jī)油，插入鉆具的套筒內(nèi)，用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，劃去鉆孔部位調(diào)整靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的零點(diǎn)。將配置φ1.0mm鉆頭的鉆桿擦干凈，滴上潤滑油117間塞入8，使鉆頭與工件接觸后固定卡圈。除去60~70V，即可開鉆。保持適宜的壓力，鉆至卡圈與夾具套筒間貼合，即預(yù)定孔深〔m，拔出鉆桿。再換上配置φ1.5mm麻花鉆桿，按以上一樣步驟進(jìn)展鉆孔1－8鉆孔裝置簡圖60~70V，進(jìn)刀量盡量小。至預(yù)定孔深后，拔出鉆桿過3~5分鐘，當(dāng)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀指示穩(wěn)定時(shí)，測出應(yīng)變示值ε0、ε45、ε90，再減去TJ120-1.5-φ1.5應(yīng)變花在常用軟鋼、中碳鋼、低合金鋼上引起的附加應(yīng)變?yōu)?39.4με，當(dāng)使用其他應(yīng)變花或特別材料時(shí)需要事先進(jìn)展標(biāo)定六、數(shù)據(jù)處理與分析對測量結(jié)果進(jìn)展誤差分析。試驗(yàn)三：(一)應(yīng)變片粘貼技術(shù)試驗(yàn)?zāi)康?、了解應(yīng)變片的測量原理、構(gòu)造、種類。試驗(yàn)設(shè)備、儀器、工具紙質(zhì)應(yīng)變片(或箔式應(yīng)變片)0號(hào)砂紙，丙酮、鑷子、脫脂棉、玻璃紙、焊錫、焊藥、防潮劑、502膠、放大鏡等。試驗(yàn)原理(直徑0.015～0.03mm)(稱為紙基或膠基)內(nèi)所構(gòu)成的，電阻絲的兩端用錫焊(或燒焊)法焊上兩根銅質(zhì)引出線，以便將應(yīng)變片與測量儀器連接。(增大或削減)R/R的大L/L的大小成比例R是應(yīng)變片的原始電阻，R是應(yīng)變片的電阻變化量。L是線柵的縱向長度亦稱應(yīng)變片基長，L是線柵的縱向變形，也是處于線柵下長度為L的試件外表在同一方向上的變形)。用電測力學(xué)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系可算出應(yīng)力值。0.001～0.01mm之間。這種應(yīng)變片是電子工程中的較簡潔地按需要制成任何外形，并能標(biāo)出定向標(biāo)志或其它符號(hào)。粘貼工藝及步驟線、阻值與絕緣電阻檢查及防潮處理等。1、試件外表處理為3.2～1.6μm，粘貼面要用細(xì)砂紙打平，不應(yīng)有刀痕存在。但外表亦不宜過于光滑，這樣會(huì)影響粘貼的結(jié)實(shí)性。最好用砂紙打出極細(xì)的與應(yīng)變片軸線分別成45°135°的穿插細(xì)紋，用干凈的刷子把塵土與加工殘留物去除，再用四氯化碳或丙酮洗凈。2、選片依據(jù)被測件要測的內(nèi)容(拉壓力、扭矩、加速度等)、外界條件(溫度、濕度等)、試件粘貼的面積、測量儀器的要求(阻值、靈敏系數(shù)等)等多種因素來考慮用什么(視粘貼處面積大小確定)。3、定位劃線(膠基箔式片上已有定位標(biāo)記)，目的是粘貼便利，粘貼位置準(zhǔn)確。外表，更換棉球直至擦后不污染為止。留意勿用手指接觸外表。4、貼片首先依據(jù)粘貼需要與固化原理不同選用粘貼劑，可溶性粘貼劑(枯燥膠)如硝化纖膠、502膠、酚醛—環(huán)氧膠(JD62)、酚醛—聚乙烯醇縮丁醛膠等)，是靠分子聚合反響而固化的膠，多靠提高溫度使粘合劑的分子聚合成高分子而固化。502膠為例的粘貼工藝。502膠的固化速度極快，粘貼前先在試件外表和紙基片上畫肯定向標(biāo)志，粘貼時(shí)進(jìn)展擠膠和加壓，也可用下述方法進(jìn)展粘貼。取一小條透亮膠紙，將應(yīng)變片的非粘貼面沿縱向的尾部貼上一條透亮膠帶紙(即無引出線的那一端)，將應(yīng)變片按正確位置與工件對好后，把膠帶紙按下形成一個(gè)“鉸鍵”形式，再將應(yīng)變片帶引線的“鉸鏈”處(即靠應(yīng)變片頂端的試件外表處)端部后要往回拉，不要往上提。5、貼片質(zhì)量檢查在劃線定位處。用萬用表檢查線柵有無斷路現(xiàn)象，電阻值是否與額定值相符。10K檔，絕緣電阻小說明10兆歐。6、接線出線繞在連接導(dǎo)線上再進(jìn)展錫焊，也可將引出線與導(dǎo)線平行相靠錫焊。要求：傳導(dǎo)使線柵溫度上升，可能使基底和粘合層破壞。嚴(yán)峻防止虛焊。固定，為了更好地保護(hù)應(yīng)變片也可用接線片。焊好后再用萬用表檢查電阻值和絕緣電阻。7、防潮處理潮劑涂敷在應(yīng)變片外表。常用的防潮劑有：50%40%10%60%10%30%并具有肯定硬度。A、B(即樹脂和固化劑)兩種，分裝在兩個(gè)軟管中可長期貯存，使用時(shí)按比例混合調(diào)2520℃時(shí)五小時(shí)可到達(dá)最高150兆歐以上。液體合成橡膠：氯丁橡膠、聚硫橡膠、硅橡膠等，是很好的防潮劑。罩，用氰基丙烯酸脂膠可將保護(hù)罩快速而結(jié)實(shí)地粘在試件上。測量電橋的接法阻組成橋臂，電橋的應(yīng)變計(jì)接橋方式分為半橋和全橋。同的連接方法到達(dá)不同的測量目的：實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。從比較簡單的組合應(yīng)變中測出指定成分而排解其他成分。，常承受的電橋連接方法包括如下幾種：一、全橋接線法〔全橋線路1-5(a)所示。對于等臂電橋，此時(shí)應(yīng)變儀的應(yīng)變讀數(shù)為：εr=ε1-ε2+ε3-ε4 〔1－8〕〔a〕全橋線路 線路電橋線路在實(shí)際測量過程中分為以下兩種狀況：〔一〕全橋測量電橋的四個(gè)橋臂上都接工作應(yīng)變計(jì)?！捕诚鄬蓸虮蹨y量二、半橋接線法ABBCDACD接電阻，則稱為半橋接法〔或半橋線路，如圖)DACD接固定電阻，不感受應(yīng)變，因此對于等臂電橋得知應(yīng)變儀的讀數(shù)為：εr=ε1-ε2〔1-9〕BC上接溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)。三、串連和并聯(lián)接線法1-6〔a〕1-6〔b〕所示則為并聯(lián)半R，其增量均為△R1-6〔a〕中，,,AB橋臂電阻相對變化量均為△R1/R1=△R/R，這與在橋臂AB上只接單個(gè)應(yīng)于直接承受電流表或記錄儀器時(shí)是比較有利的。〔a〕串聯(lián)半橋電路 (b)并聯(lián)半橋電路串連和并聯(lián)接線法電阻應(yīng)變儀〔三個(gè)應(yīng)變電阻構(gòu)成〔盲孔法測剩余應(yīng)力的測試。〔或電流其工作過程如下所示：〔或電流〕變化→放大→記錄電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變儀記錄器〔或電流〕信號(hào)主要是通過應(yīng)變電橋(惠斯頓電橋)來實(shí)現(xiàn)的，下面簡要介紹電橋原理。1、應(yīng)變電橋UBD是電橋的輸出電壓，下面爭論輸出電壓與電阻間的關(guān)系。1的電流為：I1

=U/R1+R2

電橋原理圖

2=U

=IR—I

BD AB DA 11 22當(dāng)U =0,即電橋平衡。由此得到電橋平衡條件為：R1R3=R2R4BD=R3=R4RR有電阻增量，U =［(R+△R).R-R.R/(R+△R+R).2R］U=［△R/4R+2△R］U 〔1-3〕BD式〔1－3〕2ΔR4R相比為高階微量，可略去，上式化為U =1/4△R/RU=1/4UKε 〔1-4〕BD為電阻應(yīng)變計(jì)并受力變形后產(chǎn)生的電阻增量為ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4代入式〔3-2〕中，計(jì)算中略去高階微量，可得U =1/4U(△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4 〔1-5〕BD將式〔3-1〕代入上式可得U =1/4UK〔ε 1-ε 2+ε 3-ε 4〕〔1-6〕BD們簡要介紹常用的靜態(tài)電阻應(yīng)變儀中的一種應(yīng)變儀--數(shù)字電阻應(yīng)變儀。2、數(shù)字電阻應(yīng)變儀1-4定的直流電壓，測量電橋產(chǎn)生的微弱電壓信號(hào)，即公式〔1-6〕中的ΔU ，通過BDA/DUΔUBD

轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。由公式〔1-6〕知，ΔUBD應(yīng)與(ε1-ε2+ε3-ε4)成正比，經(jīng)過標(biāo)定〔標(biāo)定環(huán)節(jié)在儀器出廠前已由廠方完成的應(yīng)變?yōu)棣舝，則有：εr=ε1-ε2+ε3-ε4 〔1-7〕〔二〕試驗(yàn)?zāi)康?、生疏測量電橋的幾種接橋方法。試驗(yàn)設(shè)備1YJ—5靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、BYM—3標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變模擬儀、等強(qiáng)度梁。1等強(qiáng)度梁試驗(yàn)裝置如圖1所示，圖中1 為等強(qiáng)度梁座體，2為等強(qiáng)度梁，3為等強(qiáng)度 梁上下外表粘貼的四片應(yīng)變片，4為加載砝 為水平調(diào)整螺釘，6為水平儀，7為磁性 表座和百分表。等強(qiáng)度梁的變形由砝碼4加 生。等強(qiáng)度梁尺寸見圖2。R，KΔΔΔR3ΔR4它們所感受的應(yīng)變相應(yīng)為ε1、ε2、U RU R1R2R3R4U K040RRRR4

U KU BD

01 2 3 4 4 d由此可得應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變?yōu)? d 1 2 3 4出電壓的變化。YJ—5靜態(tài)應(yīng)變儀承受“雙橋零讀法”進(jìn)展測量，一個(gè)為測量橋，針為零，則此時(shí)讀數(shù)橋的讀數(shù)與橋臂系數(shù)之比即為試件的試驗(yàn)應(yīng)變值。試驗(yàn)方法與步驟2、YJ—5靜態(tài)應(yīng)變儀的自校(參看附錄)。3、將應(yīng)變片按單臂半橋法接入應(yīng)變儀，如圖1(a)所示。A、B端接產(chǎn)生應(yīng)變的工1作應(yīng)變片(R1

)，B、C端接不產(chǎn)生應(yīng)變的溫度補(bǔ)償應(yīng)變片(R

、D、D

端用短23、124接片短接(注：R R為應(yīng)變儀內(nèi)部的120Ω固定電阻，不需要外接)。23、1244“電阻平衡”和“電容平衡”電位器，反復(fù)幾次使指示表頭指零，平衡調(diào)整完畢。9.8～39.2N，間隔為

9.8N。每測量方法加一次測量方法加一次單臂半橋法差動(dòng)半橋法差動(dòng)全橋法載荷，試驗(yàn)參數(shù)調(diào)微調(diào)、中調(diào)盤，使指示應(yīng)變d表頭指零，記輸出電壓UBD錄每次加載時(shí)各盤上的刻度值，再逐級(jí)卸載并分別記錄。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)填入試驗(yàn)報(bào)告的相應(yīng)表格中。6、用紅外線燈泡先對工作應(yīng)變片加熱，觀看應(yīng)變儀指示表頭的變化狀況。再對指示表頭的變化狀況。71(a)中的R也換成工作應(yīng)變片。2RR4、5操作。1 281(b)R、R、R和R均為外1 2 3 4接的工作應(yīng)變片(留意：去掉短接