焊接结构试验指导书

试验一平板焊接变形的测量与分析一、试验目的⒈把握平板收缩变形、挠曲变形及角变形的根本方法。⒉生疏平板堆焊收缩变形、挠曲变形及角变形的产生缘由和分布规律。二、焊接设备、试验条件及测量工具和仪器㈠焊接方法及设备焊接方法：手工电弧焊、TIG自动焊焊接工装：随焊冲击掌握焊接变形装置、旋转挤压掌握焊接变形装置㈡试验条件⒈试件尺寸：2mm×150mm×300mm〔Q235钢〕6mm×150mm×300mm〔Q235钢〕2~4mm×150mm×300mm〔LY12铝合金〕⒉试件材料：Q235A、⒊焊接标准：见下表板厚焊接电流2mm钢90A110A6mm钢170A190A2~4mm铝合金120A200A⒋测点分布1、2所示图1 2mm板测点分布图2 6mm板测点分布6mm板：横向收缩、角变形以及挠曲变形均测。2mm板：只测角变形及挠曲变形。㈢测量工具与仪器三、测量方法1、横向收缩变形的测量横向收缩变形承受引伸仪来测量。引伸仪构造见图3。图3 引伸仪构造示意图其中：⒈百分表；⒉铰链；⒊活动支腿；⒋固定支腿；⒌弹簧。4放在竖线PB0B1。分别填入附表内，其差差值的平均值即为该位置的横向收缩变形值。2、挠曲变形的测量挠曲变形的测量承受带支腿的钢板尺和游标卡尺来测量。4挠曲变形测量示意图2为试件。使用游标卡尺分别测出焊前、焊1J、K、L、M、N、P、Q、R八条竖线上的挠曲变形。对2J、L、M、N、P、R六条竖线上的挠曲变形。3、角变形的测量与计算角变形的测量同样承受带支腿的钢板尺和游标卡尺来测量，但需进展计算。5角变形的测量示意图的值，就可以计算出α1、α2，也即可算出角度来。由于所用试件焊2mm1A、B、C、D、E、F、G、H6mm板要测A、B、C、F、G、H六条线上的角变形。四、试验步骤及内容⒈了解测量收缩变形、挠曲变形及角变形的工具和方法。⒉对试件初始状态全部数据进展测量。2mm、6mm1中的两种标准各焊一块。⒋测量试件焊后的全部数据。五、试验报告要求⒈按附表内容把测量数据或计算结果填入表内。有何不同并分析其缘由试验二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、试验目的测量方法和仪器设备使用；入了解焊接过程中瞬时弯曲挠度的变化规律；二、试验装置及试验材料)1台(二)板条夹持装置(自制) 1套(三试验台(自制) 1套(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(500—6004～6h高温回火)40×60×10ｍｍ2块40×80×10ｍｍ2块40×100×10ｍｍ2块根试验台示意图三、试验原理(图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(2)。板宽ｈ增大时，板条的抗纵向弯曲惯性矩Ｊ或ＥＪ图１沿板边缘敷焊时的板条弯曲变形图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(3)焊条的瞬时弯曲挠度和冷却终了的剩余弯曲挠度与Ｉ之间并不是单调的线性关系。焊因此，当Ｕ及Ｖ均保持不变时，焊接电流的影响表现为随着Ｉ的渐渐增大，弧 焊 焊板条末端的剩余弯曲挠度ｆ却有一个由小变大，再由大变小的变化过程，也即残存在一个剩余弯曲挠度为最大的临界焊接电流值Ｉ。焊临图３焊接电流〔Ｉ〕与板条弯曲挠度的关系综上所述，可得出Ｉ—ｆ关系曲线如图4所示。焊 残四、试验方法及步骤〔一〕焊接纵向收缩引起的挠曲变形测定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〕〔5秒读一次数，停10秒读一次，直到挠度f直根本不变为止〕5、记录内容：焊接电流〔A、电压〔V、挠度〔f〕6、转变电流大小，重做，记录。残焊残焊〔s〕五、思考题(一)沿板边缘纵向敷焊过程中，板条自由端的纵向弯曲挠度为什么有符号的转变？焊

焊

?残

焊

?残(四)?有何特别现象?消灭特别现象的缘由是什么？六、试验报告(一〕写出试验目的、试验装置，简述试验原理。f-t曲线，并标出起弧点、峰值点、灭弧点。〔三〕2题试验三剩余应力测量试验一、试验目的二、使用设备和仪器1、DZDL-1型钻孔装置。2〔西格马的型号为：ASM1.0〕静态电阻应变仪。3、万用表三、试样四、原理孔处释放前的剩余应力值σ1、σ2：五、测试步骤盲孔法测剩余应力的步骤如下：应变花按应变计粘贴通用方法准确粘贴在试样测量点上，零。镜里观看，初步对准应变花中心位置。然后在钻具支腿与试样接触处滴少许5022，静态电阻应变仪重调零。〔需用缝纫机油，不行使用一般机油，插入钻具的套筒内，用手轻轻转动，划去钻孔部位调整静态电阻应变仪的零点。将配置φ1.0mm钻头的钻杆擦干净，滴上润滑油117间塞入8，使钻头与工件接触后固定卡圈。除去60~70V，即可开钻。保持适宜的压力，钻至卡圈与夹具套筒间贴合，即预定孔深〔m，拔出钻杆。再换上配置φ1.5mm麻花钻杆，按以上一样步骤进展钻孔1－8钻孔装置简图60~70V，进刀量尽量小。至预定孔深后，拔出钻杆过3~5分钟，当静态电阻应变仪指示稳定时，测出应变示值ε0、ε45、ε90，再减去TJ120-1.5-φ1.5应变花在常用软钢、中碳钢、低合金钢上引起的附加应变为-39.4µε，当使用其他应变花或特别材料时需要事先进展标定六、数据处理与分析对测量结果进展误差分析。试验三：(一)应变片粘贴技术试验目的1、了解应变片的测量原理、构造、种类。试验设备、仪器、工具纸质应变片(或箔式应变片)0号砂纸，丙酮、镊子、脱脂棉、玻璃纸、焊锡、焊药、防潮剂、502胶、放大镜等。试验原理(直径0.015～0.03mm)(称为纸基或胶基)内所构成的，电阻丝的两端用锡焊(或烧焊)法焊上两根铜质引出线，以便将应变片与测量仪器连接。(增大或削减)R/R的大L/L的大小成比例R是应变片的原始电阻，R是应变片的电阻变化量。L是线栅的纵向长度亦称应变片基长，L是线栅的纵向变形，也是处于线栅下长度为L的试件外表在同一方向上的变形)。用电测力学应力与应变的关系可算出应力值。0.001～0.01mm之间。这种应变片是电子工程中的较简洁地按需要制成任何外形，并能标出定向标志或其它符号。粘贴工艺及步骤线、阻值与绝缘电阻检查及防潮处理等。1、试件外表处理为3.2～1.6μm，粘贴面要用细砂纸打平，不应有刀痕存在。但外表亦不宜过于光滑，这样会影响粘贴的结实性。最好用砂纸打出极细的与应变片轴线分别成45°135°的穿插细纹，用干净的刷子把尘土与加工残留物去除，再用四氯化碳或丙酮洗净。2、选片依据被测件要测的内容(拉压力、扭矩、加速度等)、外界条件(温度、湿度等)、试件粘贴的面积、测量仪器的要求(阻值、灵敏系数等)等多种因素来考虑用什么(视粘贴处面积大小确定)。3、定位划线(胶基箔式片上已有定位标记)，目的是粘贴便利，粘贴位置准确。外表，更换棉球直至擦后不污染为止。留意勿用手指接触外表。4、贴片首先依据粘贴需要与固化原理不同选用粘贴剂，可溶性粘贴剂(枯燥胶)如硝化纤胶、502胶、酚醛—环氧胶(JD62)、酚醛—聚乙烯醇缩丁醛胶等)，是靠分子聚合反响而固化的胶，多靠提高温度使粘合剂的分子聚合成高分子而固化。502胶为例的粘贴工艺。502胶的固化速度极快，粘贴前先在试件外表和纸基片上画肯定向标志，粘贴时进展挤胶和加压，也可用下述方法进展粘贴。取一小条透亮胶纸，将应变片的非粘贴面沿纵向的尾部贴上一条透亮胶带纸(即无引出线的那一端)，将应变片按正确位置与工件对好后，把胶带纸按下形成一个“铰键”形式，再将应变片带引线的“铰链”处(即靠应变片顶端的试件外表处)端部后要往回拉，不要往上提。5、贴片质量检查在划线定位处。用万用表检查线栅有无断路现象，电阻值是否与额定值相符。10K档，绝缘电阻小说明10兆欧。6、接线出线绕在连接导线上再进展锡焊，也可将引出线与导线平行相靠锡焊。要求：传导使线栅温度上升，可能使基底和粘合层破坏。严峻防止虚焊。固定，为了更好地保护应变片也可用接线片。焊好后再用万用表检查电阻值和绝缘电阻。7、防潮处理潮剂涂敷在应变片外表。常用的防潮剂有：50%40%10%60%10%30%并具有肯定硬度。A、B(即树脂和固化剂)两种，分装在两个软管中可长期贮存，使用时按比例混合调2520℃时五小时可到达最高150兆欧以上。液体合成橡胶：氯丁橡胶、聚硫橡胶、硅橡胶等，是很好的防潮剂。罩，用氰基丙烯酸脂胶可将保护罩快速而结实地粘在试件上。测量电桥的接法阻组成桥臂，电桥的应变计接桥方式分为半桥和全桥。同的连接方法到达不同的测量目的：实现温度补偿。从比较简单的组合应变中测出指定成分而排解其他成分。，常承受的电桥连接方法包括如下几种：一、全桥接线法〔全桥线路1-5(a)所示。对于等臂电桥，此时应变仪的应变读数为：εr=ε1-ε2+ε3-ε4 〔1－8〕〔a〕全桥线路 线路电桥线路在实际测量过程中分为以下两种状况：〔一〕全桥测量电桥的四个桥臂上都接工作应变计。〔二〕相对两桥臂测量二、半桥接线法ABBCDACD接电阻，则称为半桥接法〔或半桥线路，如图)DACD接固定电阻，不感受应变，因此对于等臂电桥得知应变仪的读数为：εr=ε1-ε2〔1-9〕BC上接温度补偿应变计。三、串连和并联接线法1-6〔a〕1-6〔b〕所示则为并联半R，其增量均为△R1-6〔a〕中，,,AB桥臂电阻相对变化量均为△R1/R1=△R/R，这与在桥臂AB上只接单个应于直接承受电流表或记录仪器时是比较有利的。〔a〕串联半桥电路 (b)并联半桥电路串连和并联接线法电阻应变仪〔三个应变电阻构成〔盲孔法测剩余应力的测试。〔或电流其工作过程如下所示：〔或电流〕变化→放大→记录电阻应变计电阻应变仪记录器〔或电流〕信号主要是通过应变电桥(惠斯顿电桥)来实现的，下面简要介绍电桥原理。1、应变电桥UBD是电桥的输出电压，下面争论输出电压与电阻间的关系。1的电流为：I1

=U/R1+R2

电桥原理图

2=U

=IR—I

BD AB DA 11 22当U =0,即电桥平衡。由此得到电桥平衡条件为：R1R3=R2R4BD=R3=R4RR有电阻增量，U =［(R+△R).R-R.R/(R+△R+R).2R］U=［△R/4R+2△R］U 〔1-3〕BD式〔1－3〕2ΔR4R相比为高阶微量，可略去，上式化为U =1/4△R/RU=1/4UKε 〔1-4〕BD为电阻应变计并受力变形后产生的电阻增量为ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4代入式〔3-2〕中，计算中略去高阶微量，可得U =1/4U(△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4 〔1-5〕BD将式〔3-1〕代入上式可得U =1/4UK〔ε 1-ε 2+ε 3-ε 4〕〔1-6〕BD们简要介绍常用的静态电阻应变仪中的一种应变仪--数字电阻应变仪。2、数字电阻应变仪1-4定的直流电压，测量电桥产生的微弱电压信号，即公式〔1-6〕中的ΔU ，通过BDA/DUΔUBD

转换为数字量。由公式〔1-6〕知，ΔUBD应与(ε1-ε2+ε3-ε4)成正比，经过标定〔标定环节在仪器出厂前已由厂方完成的应变为εr，则有：εr=ε1-ε2+ε3-ε4 〔1-7〕〔二〕试验目的2、生疏测量电桥的几种接桥方法。试验设备1YJ—5静态电阻应变仪、BYM—3标准应变模拟仪、等强度梁。1等强度梁试验装置如图1所示，图中1 为等强度梁座体，2为等强度梁，3为等强度 梁上下外表粘贴的四片应变片，4为加载砝 为水平调整螺钉，6为水平仪，7为磁性 表座和百分表。等强度梁的变形由砝码4加 生。等强度梁尺寸见图2。R，KΔΔΔR3ΔR4它们所感受的应变相应为ε1、ε2、U RU R1R2R3R4U K040RRRR4

U KU BD

01 2 3 4 4 d由此可得应变仪的读数应变为 d 1 2 3 4出电压的变化。YJ—5静态应变仪承受“双桥零读法”进展测量，一个为测量桥，针为零，则此时读数桥的读数与桥臂系数之比即为试件的试验应变值。试验方法与步骤2、YJ—5静态应变仪的自校(参看附录)。3、将应变片按单臂半桥法接入应变仪，如图1(a)所示。A、B端接产生应变的工1作应变片(R1

)，B、C端接不产生应变的温度补偿应变片(R

、D、D

端用短23、124接片短接(注：R R为应变仪内部的120Ω固定电阻，不需要外接)。23、1244“电阻平衡”和“电容平衡”电位器，反复几次使指示表头指零，平衡调整完毕。9.8～39.2N，间隔为

9.8N。每测量方法加一次测量方法加一次单臂半桥法差动半桥法差动全桥法载荷，试验参数调微调、中调盘，使指示应变d表头指零，记输出电压UBD录每次加载时各盘上的刻度值，再逐级卸载并分别记录。将试验数据填入试验报告的相应表格中。6、用红外线灯泡先对工作应变片加热，观看应变仪指示表头的变化状况。再对指示表头的变化状况。71(a)中的R也换成工作应变片。2RR4、5操作。1 281(b)R、R、R和R均为外1 2 3 4接的工作应变片(留意：去掉短接