CN113624671A - 焊接接头腐蚀拉伸测试方法及测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种焊接接头腐蚀拉伸测试方法及测试装置，焊接接头腐蚀拉伸测试方法，包括：制取焊接接头截面样品；根据水平硬度分布对样品进行分区；在样品的各分区上设置应变片；对样品进行慢应变速率腐蚀拉伸实验；通过应变片获取个分区应力变化数据。本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，通过在焊接接头的样品上进行水平硬度的分区，分别在每个分区上设置有应变片，将设置好应变片的样品放置在腐蚀环境中进行慢应变速率拉伸实验，可获得慢应变速率腐蚀拉伸过程中样品不同分区的应力实时变化，可以与最终接头断裂位置和断口形貌结合，可更好的分析样品焊接过程中不同分区应力变化与腐蚀速率的关系。
Description
技术领域
本发明涉及材料性能测试技术领域，尤其涉及一种焊接接头腐蚀拉伸测试方法及测试装置。
背景技术
残余应力是指构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。
残余应力的测量方法可以分为有损和无损两大类。有损测试方法就是应力释放法，也可以称为机械的方法；无损方法就是物理的方法。机械方法目前用得最多的是钻孔法，其次还有针对一定对象的环芯法。物理方法中用得最多的是X射线衍射法，其他主要物理方法还有中子衍射法、磁性法、超声法以及压痕应变法。
由于焊接接头不同位置的力学性能有较大的差异，在应力测量过程中不同位置会出现应变不均匀，从而导致各位置表面应力变化不同。然后现有的应力测量方法无法实现对焊接接头的不同分区实现同时有效测量和综合分析。
发明内容
本发明提供一种焊接接头腐蚀拉伸测试方法及测试装置，用以解决现有技术中现有的应力测量方法无法实现对焊接接头的不同分区实现同时有效测量和综合分析的缺陷，实现获得慢应变速率腐蚀拉伸过程中样品不同分区的应力实时变化，可以与最终接头断裂位置和断口形貌结合，可更好的分析样品焊接过程中不同分区应力变化与腐蚀速率的关系。
本发明提供一种焊接接头腐蚀拉伸测试方法，包括：
制取焊接接头截面样品；
根据水平硬度分布对所述样品进行分区；
在所述样品的各分区上设置应变片；
对所述样品进行慢应变速率腐蚀拉伸实验；
通过所述应变片获取个分区应力变化数据。
根据本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，所述根据水平硬度分布对所述样品进行分区的步骤，包括：
确定所述样品的焊缝中心线位置以及各分区范围。
根据本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，所述分区包括沿所述焊缝中心线对称分布的焊缝区、热影响区、软化区和母材区。
根据本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，所述在所述样品的各分区上设置应变片的步骤，包括：
在所述样品的正反面对应位置均设置所述应变片。
根据本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，每个所述分区的所述应变片覆盖面积小于等于每个所述分区面积的50％。
根据本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，所述水平硬度分布测试在所述样品上表面沿深度方向为0.5mm的水平位置进行。
根据本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，所述制取焊接接头截面样品的步骤，包括：
采用金相制备法制取焊接接头样品。
本发明还提供了一种测试装置，包括慢应变速率拉伸装置、腐蚀容器、数据采集器和终端，所述腐蚀容器装夹在所述慢应变速率拉伸装置上，所述数据采集器与所述终端连接，
所述腐蚀容器内用于放置样品，所述数据采集器与所述样品上的应变片连接，所述慢应变速率拉伸装置用于拉伸所述样品。
根据本发明提供的测试装置，所述应变片与所述数据采集器通过连接线连接，所述连接线穿过所述腐蚀容器。
根据本发明提供的测试装置，所述腐蚀容器为反应釜，所述反应釜侧壁开有通孔，所述通孔设置有密封结构。
本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，由于样品不同分区在腐蚀拉伸过程中的变化不同，通过在焊接接头的样品上进行水平硬度的分区，分别在每个分区上设置有应变片，将设置好应变片的样品放置在腐蚀环境中进行慢应变速率拉伸实验，可获得慢应变速率腐蚀拉伸过程中样品不同分区的应力实时变化，可以与最终接头断裂位置和断口形貌结合，可更好的分析样品焊接过程中不同分区应力变化与腐蚀速率的关系。
进一步地，本发明的测试装置用于实现焊接接头腐蚀拉伸测试方法，因此也具备焊接接头腐蚀拉伸测试方法的上述优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法的流程示意图；
图2是本发明提供的焊接接头样品的分区示意图；
图3是本发明提供的硬度分布测得的硬度和距离关系图；
图4是本发明提供的焊接接头样品的应变片分布示意图；
图5是本发明提供的测试装置结构示意图。
附图标记：
100：应变片；200：慢应变速率拉伸装置； 300：腐蚀容器
400：数据采集器； 401：连接线；500：终端。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
下面结合图1至图5，对本发明的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明提供了一种焊接接头腐蚀拉伸测试方法，包括：
S1：制取焊接接头截面样品；
S2：根据水平硬度分布对样品进行分区；
S3：在样品的各分区上设置应变片；
S4：对样品进行慢应变速率腐蚀拉伸实验；
S5：通过应变片获取个分区应力变化数据。
进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤S1中制取焊接接头截面样品的步骤，包括：采用金相制备法制取焊接接头样品。
其中，金相制备法包括试样的截取、试样的镶嵌、试样的磨光、试样的抛光、金相显微组织的显示。在本发明的实施例中，该样品选择铝合金焊接接头。
此外，如图2所示，在本发明的一个实施例中，步骤S2中根据水平硬度分布对样品进行分区的步骤，包括：确定样品的焊缝中心线位置L以及各分区范围。
具体来说，在本发明的可选实施例中，水平硬度分布测试在样品上表面沿深度方向为0.5mm的水平位置进行。如图3所示，首先通过获得样品硬度与长度之间的分布关系图，然后确定样品的焊缝中心线位置L，根据分布关系图在试样上的相应距离上划分出各个分区的范围。
继续参考图2，在本发明的一个可选实施例中，分区包括沿焊缝中心线L对称分布的焊缝区A、热影响区B、软化区C和母材区D。
如图4所示，在本发明的另一个实施例中，步骤S3中在样品的各分区上设置应变片的步骤，包括：在样品的正反面对应位置均设置应变片100。
换句话说，在样品上表面的焊缝区A、热影响区B、软化区C和母材区D上覆盖合适尺寸的应变片100。在样品的下表面与上表面对应位置上也覆盖有相同的应变片100。因此，上下表面的应变片100可以同时获得不同分区的多个点的应变数据。
进一步地，在本发明的一个可选实施例中，每个分区的应变片覆盖面积小于等于每个分区面积的50％。
在实际测试过程中，应变片是均匀分布在样品的各个分区中的。例如在试样上包括两个热影响区B，其置于焊缝中心线L两侧，其中一个热影响区B中，均匀的分布有应变片，且热影响区B中所有的应变片的覆盖面积小于等于该热影响区B面积的一半。
本发明提供的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，由于样品不同分区在腐蚀拉伸过程中的变化不同，通过在焊接接头的样品上进行水平硬度的分区，分别在每个分区上设置有应变片，将设置好应变片的样品放置在腐蚀环境中进行慢应变速率拉伸实验，可获得慢应变速率腐蚀拉伸过程中样品不同分区的应力实时变化，可以与最终接头断裂位置和断口形貌结合，可更好的分析样品焊接过程中不同分区应力变化与腐蚀速率的关系。
如图5所示，一种测试装置可以用于实现焊接接头腐蚀拉伸测试方法，包括慢应变速率拉伸装置200、腐蚀容器300、数据采集器400和终端500，腐蚀容器300装夹在慢应变速率拉伸装置200上，数据采集器400与终端500连接，腐蚀容器300内用于放置样品，数据采集器400与样品上的应变片100连接，慢应变速率拉伸装置200用于拉伸样品。
具体来说，在本发明的一个可选实施例中，针对数据采集器400与应变片100而言，应变片100与数据采集器400通过连接线401连接，连接线401穿过腐蚀容器300。
此外，在本发明的另一个可选实施例中，腐蚀容器300为反应釜，反应釜侧壁开有通孔，通孔设置有密封结构。应变片100与数据采集器400上的连接线通过通孔穿出反应釜。在实验过程中，在反应釜内灌入腐蚀性介质，对样品进行腐蚀，同时通过慢应变速率拉伸装置200进行拉伸。
综上，按照金相制备方法制取铝合金焊接接头截面金相样品，然后再焊缝距离上表面0.5mm位置处测试接头水平硬度。根据接头水平硬度分布确定焊接接头的焊缝区、热影响区、软化区和母材区，以及焊缝中心线的相对位置和各分区的宽度。
根据所选用的应变片100尺寸，确定每个分区所需应变片数量，保证应变片覆盖面积不可超过各分区面积的50％，然后根据在样品正面各区域固定应变片100，样品反面对称位置也固定应变片100。
将样品放入腐蚀环境反应釜中，并将应变片100连接线通过反应釜侧壁上的通孔拉出后，全部连接至多通道的数据采集器400上，然后将通孔密封。
将样品和反应釜装夹在慢应变速率拉伸装置200上，在反应釜中加入腐蚀介质，试验开始后通过数据采集器400将各应变片100的数据传输至终端，终端可以为计算机，计算获得各点的实时应力变化值。
由于铝合金焊接接头通常存在焊缝区、热影响区、软化区和母材区4个主要区域，通过制取焊接接头截面金相试样，测试接头上表面硬度，确定各区域与焊缝中轴线的相对位置，然后在试样的焊缝正面量取各区域位置，根据各区域宽度设置一定数量的微型应变片，开始试验后将所有应变片变形数据输入数据采集装置中，由于局部区域可能发生的应变不同，通过计算得到各点的应力变化趋势，最终可获得慢应变速率腐蚀拉伸过程中接头不同区域的应力实时变化，与最终接头断裂位置和断口形貌结合起来，可更好的分析铝合金焊接接头焊接过程中不同区域应力变化与腐蚀速率的关系。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种焊接接头腐蚀拉伸测试方法，其特征在于，包括：
制取焊接接头截面样品；
根据水平硬度分布对所述样品进行分区；
在所述样品的各分区上设置应变片；
对所述样品进行慢应变速率腐蚀拉伸实验；
通过所述应变片获取个分区应力变化数据。
2.根据权利要求1所述的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，其特征在于，所述根据水平硬度分布对所述样品进行分区的步骤，包括：
确定所述样品的焊缝中心线位置以及各分区范围。
3.根据权利要求2所述的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，其特征在于，所述分区包括沿所述焊缝中心线对称分布的焊缝区、热影响区、软化区和母材区。
4.根据权利要求1所述的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，其特征在于，所述在所述样品的各分区上设置应变片的步骤，包括：
在所述样品的正反面对应位置均设置所述应变片。
5.根据权利要求4所述的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，其特征在于，每个所述分区的所述应变片覆盖面积小于等于每个所述分区面积的50％。
6.根据权利要求1所述的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，其特征在于，所述水平硬度分布测试在所述样品上表面沿深度方向为0.5mm的水平位置进行。
7.根据权利要求1所述的焊接接头腐蚀拉伸测试方法，其特征在于，所述制取焊接接头截面样品的步骤，包括：
采用金相制备法制取焊接接头样品。
8.一种测试装置，其特征在于，包括慢应变速率拉伸装置、腐蚀容器、数据采集器和终端，所述腐蚀容器装夹在所述慢应变速率拉伸装置上，所述数据采集器与所述终端连接，
所述腐蚀容器内用于放置样品，所述数据采集器与所述样品上的应变片连接，所述慢应变速率拉伸装置用于拉伸所述样品。
9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述应变片与所述数据采集器通过连接线连接，所述连接线穿过所述腐蚀容器。
10.根据权利要求9所述的测试装置，其特征在于，所述腐蚀容器为反应釜，所述反应釜侧壁开有通孔，所述通孔设置有密封结构。
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