焊接成形过程中热循环测定试验最终.doc
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1、材料成形工程试验课实验四 焊接成形过程中的热循环测定实验一、实验目的1掌握热电偶法测量焊接接头热循环的方法。2认识焊接接头热循环的特征,弄清其与接头组织的对应关系3深入理解热电偶法测量焊接接头热影响区的热循环,能够验证有限元模型的正确性,从而获得焊缝区的热循环。4深刻领会熔化焊焊接过程特点。二、实验原理 熔化焊是焊接技术中的主要焊接方法,广发应用于工业生产中。在熔化焊焊接过程中,在热源的热作用下焊接接头的金属均经历常温状态升温到一定温度后,然后再逐渐冷却到常温的过程。焊接接头经历的热过程决定接头的组织特征,控制接头的力学性能。弄清接头的热循环特征有助于理解接头的形成过程和形成机理。焊接接头包括
2、焊缝、热影响区以及母材区。图1表示了焊件横截面上各区域温度的变化情况。在焊接时各部分和焊缝距离不同而受热不均匀,导致不同位置的点所经历的焊接热循环是不同的(即被加热的最高温度不同),而且焊接后的冷却速度也不同。因此,各部分组织与性能变化也不同。图1 焊接接头各区热循环特征本实验采用预埋热电偶方法测量焊接过程中的热循环。实验材料为低碳钢,热电偶为K型热电偶。热点偶测温原理为两种不同成分的材质导体组成回路,当两端存在温度梯度时,回路中产生电流,两端产生电动势。实验中将K 型正负极打成节点,节点的其余部分不允许发生接触,否则导致测量失败。K 型热电偶的正极为NiCr合金为绿色,负极为NiSi合金为灰
3、色。NiSi合金有磁性。热电偶只能放在接头的未熔化的区域即热影响区。热电偶不能放在焊缝区,否则热电偶被热源熔化而无法测温。测量焊缝温度可用红外线测温。红外线测温仅能测量熔池表面的温度。而熔池有一定的高度,如图2所示。因而,采用红外线的方法无法准确测温。目前,均采用有限元法建立热源模型,划分网格、带入边界条件,即可获得接头的热循环。利用有限元软件提取热影响区的热循环。同时采用热电偶测量接头热影响区的热循环。将热影响区热电偶测量结果和热影响区模拟结果对比。如果误差在5%范围内,表明模型正确,模拟结果可靠。因而,焊缝区的模拟结果也是准确的。试验中将热电偶一端连接在测温仪表上,另一端埋入被焊工件的热影
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