焊接加热及冷却过程中接头动态弯曲变形测量与分析

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1、实验一焊接加热及冷却过程中接头动态弯曲变形的测量与分析一、实验目的(一)验证焊接纵向和横向变形的形成过程和影响因素，了解和掌握焊接变形的测量方法和仪器设备使用；(二)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；(三)测定结构因素及焊接线能量对于焊接弯曲挠度的影响。二、实验装置及实验材料(一)直流(或交流)电焊机1台(二)板条夹持装置(自制)l套(三)试验台(自制)1套(四)百分表1台(五)钳形电流表(0～250A)1只(六)电压表(0～75V)1只(七)低碳钢板(经500—600℃，保

2、温4～6h高温回火)400×60×10ｍｍ2块400×80×10ｍｍ2块400×100×10ｍｍ2块(八)电焊条结422φ4ｍｍ30根三、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，板条将产生纵向弯曲，并且弯曲挠度的大小和符号又将不断地发生变化(图1)。在板条长度图１沿板边缘敷焊时的板条弯曲变形图２板条宽度ｈ对于弯曲变形的影响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2)。板宽ｈ增大时，板条的抗纵向弯曲惯性矩Ｊ或ＥＪ亦增大，因而使板条无论在加热过程中还是冷却后的最大纵

3、向弯曲挠度值都减小。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(图3)。随着Ｉ焊的增大，焊接加热过程中的板条最大弯曲挠度不断地增图３　焊接电流（Ｉ焊）与板条弯曲挠度的关系图４板条自由端残余弯曲挠度ｆ残与Ｉ焊及ｈ的关系加；但在冷却过程中，由于板条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焊之间并不是单调的线性关系。因此，当Ｕ弧及Ｖ焊均保持不变时，焊接电流的影响表现为随着Ｉ焊的逐渐增大，板条末端的残余弯曲挠度ｆ残却有一个由小变大，再由大变小的变化过程，也即存在一个残余

4、弯曲挠度为最大的临界焊接电流值Ｉ焊临。综上所述，可得出Ｉ焊—ｆ残关系曲线如图4所示。四、实验方法及步骤（一）焊接纵向收缩引起的挠曲变形测定1、将400*100*10mm试板固定到试验台上（见图）2、选定测量点接测量用的磁力百分表。3、调整百分表指针，使其指示在刻度范围的中间位置（“5”左右位置）4、在试板上进行敷焊，记录挠度变化过程（焊接开始后每隔5秒读一次数，停弧后每隔10秒读一次，直到挠度f直基本不变为止）5、记录内容：焊接电流（A）、电压（V）、挠度（f）6、改变电流大小，重做，记录。时间（s）挠度（f）电流（A）五、思考题(一)沿板边

5、缘纵向敷焊过程中，板条自由端的纵向弯曲挠度为什么有符号的改变？(二)为什么Ｉ焊或V焊及E对于f残的影响不是直线关系，并存在一临界值?(三)能否根据本实验结果预估V焊对于f残影响的规律性?(四)全部实验结果的规律性是否明显?有何异常现象?出现异常现象的原因是什么？实验报告(一）写出实验目的、实验装置，简述实验原理。（二）在直角坐标系内按比例绘f-t曲线，并标出起弧点、峰值点、灭弧点。（三）思考题任选2题