实验十九 板条纵向边缘焊时动态弯曲变形的测量与分析

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1、板条纵向边缘焊时动态弯曲变形的测量与分析一、实验目的二、实验装置及材料三、实验原理四、实验方法及步骤五、实验结果的整理与分析六、实验报告要求一、实验目的1.了解位移传感器的工作原理及测量焊接变形的方法，掌握其基本操作技能。2.加深理解沿板条纵向边缘敷焊时，焊接纵向弯曲变形的动态过程，并深入了解焊接过程中瞬时弯曲挠度的变化规律。3.研究焊接缝配置、焊接顺序和多层焊及焊接线能量对于焊接弯曲挠度的影响。二、实验装置及材料1.实验装置直流直流（或交流）电焊机1台板条夹持装置（自制）1套位移传感器（LVDT—型）3套X-Y函数记录仪（LZ3型）1台电流表（0~250A

2、）1只电压表（0~75V）1只二、实验装置及材料1.实验装置图1实验装置示意图1-焊条；2-板条加持装置；3-试板；4-位移传感器；5-磁性千分表座；6-X-Y函数记录仪；7-电焊机二、实验装置及材料2.实验材料低碳钢板（经500~600℃保温2~3小时高温回火）钢板尺寸:板长L=490mm,板宽h=80mm,板厚δ=8mm。电焊条结4224mm0号砂布、丙酮或四氯化碳、502胶液、绝缘胶布、石蜡、导线等。三、实验原理将板条一端刚性固定，并沿上侧边缘敷焊纵向焊道，则在整个焊接加热及冷却过程中，板条将产生弯曲，并且弯曲挠度的大小和符号将不断变化，如下图所示。图

3、2沿板边缘敷焊时的板条弯曲变形三、实验原理通过位移传感器及X-Y函数记录仪绘出（f-t）曲线(图3),改变试板宽度、焊接电流、焊接速度、焊接顺序等都会对变形曲线的形状和变曲挠度发生影响。图3板条弯曲挠度随时间的变化曲线三、实验原理在板条长度L保持不变时，板条宽度h对于焊接加热及冷却过程中弯曲挠度f的变化有明显影响(图4)。板宽h增大时，板条的抗纵向变曲惯性矩J或EJ增大，因此使板条无论在加热过程中还是冷却后的最大纵向变曲挠度都减小。图4板条宽度h对弯曲变形的影响三、实验原理焊接线能量的变化对于板条的弯曲挠度具有不可忽视的影响，如图5所示。随着I焊的增大，焊接

4、加热过程中的板条最大弯曲挠度不断地增加。图5焊接电流I焊与板条弯曲挠度的关系三、实验原理在冷却过程中，由于板长金属受热塑变区尺寸及沿板条宽度方向的温度分布这两个因素的综合影响，板条的瞬时弯曲挠度和冷却终了的残余弯曲挠度与I焊之间并不是单调要根据线性关系，因此，当U弧及V焊均保持不变时，焊接电京戏的影响表现为随着I焊的逐渐增大，板条未端的残余弯曲挠度f现却有一个由小变大，再由大变小的变化过程，也即存在一个残余弯曲挠度为最大的临界焊接电流值I焊临。三、实验原理综上所述，可得出I焊-f残关系曲线如图6所示。图6板条自由端残余弯曲挠度f残与I焊及h的关系四、实验方法

5、及步骤按说明书连接位移传感器，其原理见附录1。取经过高温回火的低碳钢板条一块，测量其长L、宽h和厚δ后，安装于夹具中，并保持刚性固定，以免影响实验结果。将位移传感器固定在磁性千分表座上，按要求把传感器的顶尖分别顶入试板板条下侧边缘事先开好的冲眼中。按照图1布置及接好实验装置中各种仪表，在焊接电路中接入电流表、电压表，然后接通焊接电源。调节位移传感器，使其压进8mm左右，X-Y函数记录笔位于记录纸的中部位置(距离纸的下边缘15cm)，此外应注意保持位移传感器的位移及X-Y函数记录仪的记录笔摆动方向间的一致与联动性。四、实验方法及步骤保持选定的焊接电流I焊及焊接

6、速度V焊不变，在板条的上边缘侧边，进行纵向敷焊，焊接方向为自板条的固定端开始焊向自由端。焊接电弧引燃后，随即启动秒表计时，同时拨动X-Y函数记录仪的走纸键“T”位置。此时记录仪即自坳绘出焊接加热及焊后冷却过程中的f-t曲线。焊接完毕后，随即关停秒表，并记录焊接时间，但仍保持X-Y函数记录仪继续工作。因为此时板条的变形过程仍在继续进行，只有当X-Y函数记录仪的记录笔基本上绘出水平线时，方可停笔关机。施焊过程中同时观察和记录焊接电京戏及电弧电压值。冷后把焊件取下，使尚未敷焊边缘朝上，再安状在夹具上，重复5、6、7各步骤，焊接试板另一边缘，记录变化规律。五、实验结

7、果的整理与分析I焊及U弧值皆取焊接过程中仪表指针的稳定的指示幅值，V焊值为根据秒表记录的焊接时间t焊与量得的焊道长度所算也的平均接速度。根据位移传感器与X-Y函数记录仪标定的换算关系确定f-t曲线的纵坐标f值（mm）。焊接加热及冷却过程中可能发生原一些偶然因素，如焊条可能与被焊板条表面瞬时粘住或焊道上盖的渣壳大块崩裂等，都可能使f读数有微小突跳，表现X-Y函数仪绘出的曲线上，因而对于f-t曲线所出现的此类不连续点，可略去不计。根据实验结果，在直角坐标系内，绘制f-t曲线，绘制曲线时，可按照X-Y函数仪所绘制曲线，按适当的比例缩小绘出。分析焊接规范及板条宽度均

8、保持不变析条件下，板条自由端挠度与时间的关系，即f-