實(shí)驗(yàn)十九 板條縱向邊緣焊時(shí)動(dòng)態(tài)彎曲變形的測量與分析

實(shí)驗(yàn)十九板條縱向邊緣焊時(shí)動(dòng)態(tài)彎曲變形的測量與分析第1頁/共16頁一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)裝置及材料三、實(shí)驗(yàn)原理四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理與分析六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求第2頁/共16頁一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解位移傳感器的工作原理及測量焊接變形的方法，掌握其基本操作技能。2.加深理解沿板條縱向邊緣敷焊時(shí)，焊接縱向彎曲變形的動(dòng)態(tài)過程，并深入了解焊接過程中瞬時(shí)彎曲撓度的變化規(guī)律。3.研究焊接縫配置、焊接順序和多層焊及焊接線能量對(duì)于焊接彎曲撓度的影響。第3頁/共16頁二、實(shí)驗(yàn)裝置及材料1.實(shí)驗(yàn)裝置直流直流（或交流）電焊機(jī)1臺(tái)板條夾持裝置（自制）1套位移傳感器（LVDT—型）3套X-Y函數(shù)記錄儀（LZ3型）1臺(tái)電流表（0~250A）1只電壓表（0~75V）1只第4頁/共16頁二、實(shí)驗(yàn)裝置及材料1.實(shí)驗(yàn)裝置圖1實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1-焊條；2-板條加持裝置；3-試板；4-位移傳感器；5-磁性千分表座；6-X-Y函數(shù)記錄儀；7-電焊機(jī)第5頁/共16頁二、實(shí)驗(yàn)裝置及材料2.實(shí)驗(yàn)材料低碳鋼板（經(jīng)500~600℃保溫2~3小時(shí)高溫回火）鋼板尺寸:板長L=490mm,板寬h=80mm,板厚δ=8mm。電焊條結(jié)4224mm0號(hào)砂布、丙酮或四氯化碳、502膠液、絕緣膠布、石蠟、導(dǎo)線等。第6頁/共16頁三、實(shí)驗(yàn)原理

將板條一端剛性固定，并沿上側(cè)邊緣敷焊縱向焊道，則在整個(gè)焊接加熱及冷卻過程中，板條將產(chǎn)生彎曲，并且彎曲撓度的大小和符號(hào)將不斷變化，如下圖所示。

圖2沿板邊緣敷焊時(shí)的板條彎曲變形第7頁/共16頁三、實(shí)驗(yàn)原理

通過位移傳感器及X-Y函數(shù)記錄儀繪出（f-t）曲線(圖3),改變?cè)嚢鍖挾?、焊接電流、焊接速度、焊接順序等都?huì)對(duì)變形曲線的形狀和變曲撓度發(fā)生影響。圖3板條彎曲撓度隨時(shí)間的變化曲線第8頁/共16頁三、實(shí)驗(yàn)原理

在板條長度L保持不變時(shí)，板條寬度h對(duì)于焊接加熱及冷卻過程中彎曲撓度f的變化有明顯影響(圖4)。板寬h增大時(shí)，板條的抗縱向變曲慣性矩J或EJ增大，因此使板條無論在加熱過程中還是冷卻后的最大縱向變曲撓度都減小。圖4板條寬度h對(duì)彎曲變形的影響第9頁/共16頁三、實(shí)驗(yàn)原理

焊接線能量的變化對(duì)于板條的彎曲撓度具有不可忽視的影響，如圖5所示。隨著I焊的增大，焊接加熱過程中的板條最大彎曲撓度不斷地增加。圖5焊接電流I焊與板條彎曲撓度的關(guān)系第10頁/共16頁三、實(shí)驗(yàn)原理

在冷卻過程中，由于板長金屬受熱塑變區(qū)尺寸及沿板條寬度方向的溫度分布這兩個(gè)因素的綜合影響，板條的瞬時(shí)彎曲撓度和冷卻終了的殘余彎曲撓度與I焊之間并不是單調(diào)要根據(jù)線性關(guān)系，因此，當(dāng)U弧及V焊均保持不變時(shí)，焊接電京戲的影響表現(xiàn)為隨著I焊的逐漸增大，板條未端的殘余彎曲撓度f現(xiàn)卻有一個(gè)由小變大，再由大變小的變化過程，也即存在一個(gè)殘余彎曲撓度為最大的臨界焊接電流值I焊臨。第11頁/共16頁三、實(shí)驗(yàn)原理

綜上所述，可得出I焊-f殘關(guān)系曲線如圖6所示。圖6板條自由端殘余彎曲撓度f殘與I焊及h的關(guān)系第12頁/共16頁四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟按說明書連接位移傳感器，其原理見附錄1。取經(jīng)過高溫回火的低碳鋼板條一塊，測量其長L、寬h和厚δ后，安裝于夾具中，并保持剛性固定，以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。將位移傳感器固定在磁性千分表座上，按要求把傳感器的頂尖分別頂入試板板條下側(cè)邊緣事先開好的沖眼中。按照?qǐng)D1布置及接好實(shí)驗(yàn)裝置中各種儀表，在焊接電路中接入電流表、電壓表，然后接通焊接電源。調(diào)節(jié)位移傳感器，使其壓進(jìn)8mm左右，X-Y函數(shù)記錄筆位于記錄紙的中部位置(距離紙的下邊緣15cm)，此外應(yīng)注意保持位移傳感器的位移及X-Y函數(shù)記錄儀的記錄筆擺動(dòng)方向間的一致與聯(lián)動(dòng)性。第13頁/共16頁四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟保持選定的焊接電流I焊及焊接速度V焊不變，在板條的上邊緣側(cè)邊，進(jìn)行縱向敷焊，焊接方向?yàn)樽园鍡l的固定端開始焊向自由端。焊接電弧引燃后，隨即啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)，同時(shí)撥動(dòng)X-Y函數(shù)記錄儀的走紙鍵“T”位置。此時(shí)記錄儀即自坳繪出焊接加熱及焊后冷卻過程中的f-t曲線。焊接完畢后，隨即關(guān)停秒表，并記錄焊接時(shí)間，但仍保持X-Y函數(shù)記錄儀繼續(xù)工作。因?yàn)榇藭r(shí)板條的變形過程仍在繼續(xù)進(jìn)行，只有當(dāng)X-Y函數(shù)記錄儀的記錄筆基本上繪出水平線時(shí)，方可停筆關(guān)機(jī)。施焊過程中同時(shí)觀察和記錄焊接電京戲及電弧電壓值。冷后把焊件取下，使尚未敷焊邊緣朝上，再安狀在夾具上，重復(fù)5、6、7各步驟，焊接試板另一邊緣，記錄變化規(guī)律。第14頁/共16頁五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整理與分析I焊及U弧值皆取焊接過程中儀表指針的穩(wěn)定的指示幅值，V焊值為根據(jù)秒表記錄的焊接時(shí)間t焊與量得的焊道長度所算也的平均接速度。根據(jù)位移傳感器與X-Y函數(shù)記錄儀標(biāo)定的換算關(guān)系確定f-t曲線的縱坐標(biāo)f值（mm）。焊接加熱及冷卻過程中可能發(fā)生原一些偶然因素，如焊條可能與被焊板條表面瞬時(shí)粘住或焊道上蓋的渣殼大塊崩裂等，都可能使f讀數(shù)有微小突跳，表現(xiàn)X-Y函數(shù)儀繪出的曲線上，因而對(duì)于f-t曲線所出現(xiàn)的此類不連續(xù)點(diǎn)，可略去不計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在直角坐標(biāo)系