实验十九板条纵向边缘焊时动态弯曲变形的测量与分析.ppt

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（0250A） 1只 电压表（075V） 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500600保温23小时高温回火）钢 板尺寸:板长L=490mm,板宽h=80mm,板厚=8mm 。 电焊条 结422 4mm 0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、实验方法及步骤 1. 按说明书连接位移传感器，其原理见附录1。 2. 取经过高温回火的低碳钢板条一块，测量其长L、宽h和厚后，安装 于夹具中，并保持刚性固定，以免影响实验结果。 3. 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。 4. 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。 5. 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 6. 保持选定的焊接电流I焊及焊接速度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。 7. 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。 8. 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、实验结果的整理与分析 1.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。 2.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）。 3.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。 4.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。 5.分析焊接规范及板条宽度均保持不变析条件下，板条自由端挠度与时间 的关系，即f-t曲线规律性。 六、实验报告要求 （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