CN104880364A - 一种焊接拘束应力可调试验装置 - Google Patents

Abstract

一种焊接拘束应力可调试验装置，它包括施力单元、夹具单元、主体单元，夹具单元安置于主体单元上的两横杆之间，施力单元对应主体单元上的焊件设置，并经可调螺杆施压于焊件；夹具单元包括上压板、螺栓、下压板，焊件经螺栓穿过上压板、下压板压紧固定于主体单元上；它能快速方便测定焊接件冷裂临界拘束度和临界拘束应力,为制定合理的焊接工艺参数及技术条件提供科学依据；并且使用方便，结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，易于普及推广；可广泛适用于各种钢材的焊接拘束度评定试验使用。

Description

一种焊接拘束应力可调试验装置

技术领域

本发明涉及一种焊接拘束应力可调试验装置。

背景技术

焊接凝固裂纹是焊接构件中危害最大的缺陷之一，是冷裂纹、再热裂纹、疲劳裂纹等的产生因素,而且它的存在也可能会直接导致焊接结构在运行中破断，焊接冷却过程结构热力学特性是焊接凝固热裂纹产生与扩展的关键因素，焊接冷却过程结构呈现出来的热力参数变化规律直接可以表征凝固热裂纹产生与扩展状态；因此，实现对焊接过程热力参数、应力应变的有效测量与获取，是实现分析凝固热裂纹产生与扩展的物理本质和预测焊接凝固热裂纹的重要手段，进而为焊接凝固热裂纹的抑制提供重要基础数据和依据。

焊接凝固热裂纹在线检测的关键在于寻找和选择能够全面表征焊接过程凝固热裂纹形成与扩展运动状态产生的物理信息，可调拘束试验方法不仅能够比较直观的反映出材料凝固裂纹敏感性的裂纹总长度，条数等参数，还能够定量的测出材料产生裂纹的临界变量、脆性区间、描绘出凝固塑形曲线，同时我们也能够通过信号来掌握焊接凝固裂纹的动态过程；焊接拘束度表示焊接件在焊接时所受的拘束程度的大小，它是研究焊接裂纹的一个重要力学参数，随着特种高强钢在越来越多的结构中采用，过大的焊接拘束度所致的冷裂纹问题越来越严重，而传统的焊接拘束度评定所需设备结构复杂、试验方法繁琐、试验条件苛刻。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供一种焊接拘束应力可调试验装置，能快速方便精确测定焊接件冷裂临界拘束度和临界拘束应力，为制定合理的焊接工艺参数及技术条件提供科学依据；并且使用方便，结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，易于普及推广。

为了实现上述目的，一种焊接拘束应力可调试验装置，它包括施力单元、夹具单元、主体单元，所述夹具单元安置于主体单元上的两横杆之间，所述施力单元对应主体单元上的焊件设置，并经可调螺杆施压于焊件；所述夹具单元包括上压板、螺栓、下压板，焊件经螺栓穿过上压板、下压板压紧固定于主体单元上。

为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：所述上压板、下压板上均设有腰形槽；所述可调螺杆上端设有圆柱台阶，该圆柱台阶上设有通孔，该可调螺杆的下端为球头；所述施力单元包括可调螺杆、杠杆、固定装置及应力施加底座，所述可调螺杆经应力施加底座可向焊件施加压力；所述固定装置包括上侧横板、脊柱槽钢、下侧横板，该固定装置经下侧横板与主体单元连接；所述杠杆穿过圆柱台阶上的通孔与可调螺杆连接；所述主体单元为长方形支架，其前端设有方形台阶，该方形台阶上设有三角形筋板，所述方形台阶的前端侧与固定装置连接；所述长方形支架上设有数根横杆，横杆之间的间距均为S；所述应力施加底座上端设有锥形沉头孔与可调螺杆的球头端配装，该应力施加底座下部设有压力传感器放置腔，该压力传感器放置腔共三个并均匀分布于同一圆上；所述上压板、下压板分别安置于横杆的上下侧，该上压板、下压板的宽度H大于横杆之间的间距S，所述压力传感器放置腔内设置压力传感器并经压力信号采集模块连接计算机单元，经压力信号采集模块对模拟信号转化为数字信号进行显示和储存，实现对焊件的冷裂临界拘束度和临界拘束应力的实时监测。

本发明涉及一种焊接拘束应力可调试验装置，它包括施力单元、夹具单元、主体单元，所述夹具单元安置于主体单元上的两横杆之间，所述施力单元对应主体单元上的焊件设置，并经可调螺杆施压于焊件；所述夹具单元包括上压板、螺栓、下压板，焊件经螺栓穿过上压板、下压板压紧固定于主体单元上的技术方案；它能快速方便测定焊接件冷裂临界拘束度和临界拘束应力，为制定合理的焊接工艺参数及技术条件提供科学依据；并且使用方便，结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，易于普及推广。

本发明相比现有技术所产生的有益效果：

（Ⅰ）本发明采用应力施加螺杆底部为球头的技术方案，随着焊件被折弯造成应力施加底座与螺杆之间的相对角度会发生变化，球面能够保障螺杆与底座之间不会被因为点接触而损坏；

（Ⅱ）本发明的主体单元设方形台阶和两侧加强筋板、台阶上侧设三角加强筋板能够满足实验装置将焊件折弯一定角度的同时保障台身的强度，有利于焊接件在应力施加底座的作用下发生弯曲，方便测定焊接件的冷裂临界拘束度和临界拘束应力；

（Ⅲ）本发明采用压板的宽度大于横杆之间的间隙，可使压板不会从横杆的间隙中掉下，并且能保证有效夹紧焊件；

（Ⅳ）本发明采用的应力施加底座内置型腔可安装压力传感器，三个压力传感器呈圆形均匀分布，能对焊件施加压力的同时有效保证精确测量焊接件的冷裂临界拘束度和临界拘束应力；

（Ⅴ）本发明采用施力单元设置可调螺杆来施加应力，可保证连续施加应力并稳定可靠，有效保障了测定焊接件冷裂临界拘束度和临界拘束应力的精度,为制定合理的焊接工艺参数及技术条件提供科学依据；

（Ⅵ）本发明可以在焊接的过程中按照试验需求，对焊件施加压力的同时能够同步检测焊接凝固裂纹产生的具体过程；

（Ⅶ）本发明能快速方便测定焊接件冷裂临界拘束度和临界拘束应力，整体结构科学合理，并且使用方便，生产工艺简便，制造成本较低，无环境污染，易于普及推广。

本发明广泛适用于各种钢材的焊接拘束度评定试验使用。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明整体结构安装示意图。

图2为本发明夹具单元的示意图。

图3为本发明夹具单元夹紧状态剖视图。

图4为本发明施力单元的示意图。

图5为本发明应力施加底座安装剖视图。

图6为本发明应力施加底座的俯视图。

图中：1-施力单元，2-主体单元，3-夹具单元，4-焊件，5-焊缝，11-可调螺杆，111-圆柱台阶，112-通孔，113-球头，12-杠杆，13-固定装置，131-上侧横板，132-脊柱槽钢，133-下侧横板，14-应力施加底座，141-锥形沉头孔，142-压力传感器放置腔，21-长方形支架，211-横杆，22-方形台阶，23-三角形筋板，31-上压板，32-螺栓，33-下压板。

具体实施方式

参照附图，本发明是这样实现的：一种焊接拘束应力可调试验装置，它包括施力单元1、夹具单元3、主体单元2，所述夹具单元3安置于主体单元2上的两横杆211之间，所述施力单元1对应主体单元2上的焊件4设置，并经可调螺杆11施压于焊件4。

如图1和图4所示，本发明的施力单元1包括可调螺杆11、杠杆12、固定装置13及应力施加底座14；所述可调螺杆11经应力施加底座14可向焊件4施加压力；所述可调螺杆11一端设有圆柱台阶111，该圆柱台阶111上设有通孔112，所述可调螺杆11的另一端为球头113并与应力施加底座14配装，经采用球面接触能够保障可调螺杆11与应力施加底座14之间不会因为点接触而造成装置损坏；所述杠杆12穿过圆柱台阶111上的通孔112与可调螺杆11连接，经旋转杠杆12可带动可调螺杆11螺旋运转；所述固定装置13包括上侧横板131、脊柱槽钢132、下侧横板133，该固定装置13经下侧横板133与主体单元2连接；该主体单元2为长方形支架21，其前端设有方形台阶22，该方形台阶22上设有三角形筋板23能够满足实验装置将焊件4折弯一定角度的同时保障方形台阶22的强度，有利于焊件4在应力施加底座14的作用下发生弯曲，方便测定焊接件的冷裂临界拘束度和临界拘束应力；所述长方形支架21上设有数根横杆211，横杆211之间的间距均为S，该中空结构牢固可靠并有利于减重，节约材料，降低成本。

如图2和图3所示，本发明的夹具单元3包括上压板31、螺栓32和下压板33，焊件4经螺栓32穿过上压板31、下压板33压紧固定于主体单元2上；所述上压板31、下压板33上均设有腰形槽，方便经调整螺栓32的位置来压紧焊件4；所述上压板31、下压板33分别安置于横杆211的上下侧，上压板31、下压板33的宽度H大于横杆211之间的间距S，可有效保证压板位于横杆211的上下侧而不会从横杆211的间隙中掉下。

如图5所示，为确保焊件4被折弯过程中，应力施加底座14始终随着焊件4的变形而紧贴焊件4的施压面，应力施加底座14上端设有与可调螺杆11球头113配装的锥形沉头孔141，有效防止了应力施加过程中装置的损坏；应力施加底座14下部设有用于安置压力传感器的放置腔142，该压力传感器放置腔142共三个并均匀分布于同一圆上，三个压力传感器环形分布同时采集信号避免了由于压力施加底座14因压力分布不均造成的压力信号不准确的现象，能对焊件4施加压力的同时有效保证精确测量焊接件的冷裂临界拘束度和临界拘束应力；在工作的过程中夹具单元3将焊件4装夹固定在横杆211上，当施力单元1经杠杆12带动可调螺杆11旋转将螺旋运动转换为直线运动，从而实现对焊件4施加应力，通过压力传感器将实时监测焊件4的冷裂临界拘束度和临界拘束应力，并经压力信号采集模块连接计算机单元，经压力信号采集模块对模拟信号转化为数字信号进行显示和储存。

Claims (10)

1.一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于包括施力单元(1)、夹具单元(3)、主体单元(2)，所述夹具单元(3)安置于主体单元(2)上的两横杆(211)之间，所述施力单元(1)对应主体单元(2)上的焊件(4)设置，并经可调螺杆(11)施压于焊件(4)；所述夹具单元(3)包括上压板(31)、螺栓(32)、下压板(33)，焊件(4)经螺栓(32)穿过上压板(31)、下压板(33)压紧固定于主体单元(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于所述上压板(31)、下压板(33)上均设有腰形槽，该上压板(31)、下压板(33)分别安置于横杆(211)的上下侧，该上压板(31)、下压板(33)的宽度H。

3.根据权利要求1所述的一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于所述可调螺杆(11)上端设有圆柱台阶(111)，该圆柱台阶(111)上设有通孔(112)，所述可调螺杆(11)的下端为球头(113)。

4.根据权利要求1所述的一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于所述施力单元(1)包括可调螺杆(11)、杠杆(12)、固定装置(13)及应力施加底座(14)，所述可调螺杆(11)经应力施加底座(14)可向焊件(4)施加压力。

5.根据权利要求4所述的一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于所述固定装置(13)包括上侧横板(131)、脊柱槽钢(132)、下侧横板(133)，该固定装置(13)经下侧横板(133)与主体单元(2)连接。

6.根据权利要求4所述的一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于所述杠杆(12)穿过圆柱台阶(111)上的通孔(112)与可调螺杆(11)连接。

7.根据权利要求1所述的一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于所述主体单元(2)为长方形支架(21)，其前端设有方形台阶(22)，该方形台阶(22)上设有三角形筋板(23)，所述方形台阶(22)的前端侧与固定装置(13)连接。

8.根据权利要求7所述的一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于所述长方形支架(21)上设有数根横杆(211)，横杆(211)之间的间距均为S并小于上压板(31)、下压板(33)的宽度H。

9.根据权利要求5所述的一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于所述应力施加底座(14)上端设有锥形沉头孔(141)与可调螺杆(11)的球头(113)端配装，该应力施加底座(14)下部设有压力传感器放置腔(142)，该压力传感器放置腔(142)共三个并均匀分布于同一圆上。

10.根据权利要求9所述的一种焊接拘束应力可调试验装置，其特征在于所述压力传感器放置腔(142)内设置压力传感器并经压力信号采集模块连接计算机单元。