CN114279869B - 一种焊缝韧性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊缝韧性技术领域，更具体地说，本发明涉及一种焊缝韧性评价方法，所述方法包括：获取试验样件；对所述样件的焊缝位置进行冲击试验；根据所述冲击试验数据获取所述样件的冲击载荷‑位移曲线；根据所述冲击载荷‑位移曲线确认所述样件的韧脆性状态，当确定所述样件状态为韧性的情况下，根据所述样件的焊缝冲击吸收能量评价所述焊缝的韧性程度。提高了评价的准确性，避免后续通过整车实物验证，缩短了整个评价周期，提高了评价效率，节约成本。

Description

一种焊缝韧性评价方法

技术领域

本说明书涉及焊缝韧性技术领域，更具体地说，本发明涉及一种焊缝韧性评价方法。

背景技术

热成形激光拼焊板需要经过热冲压成形后才能成为汽车零部件，拼焊过程的热循环作用以及热冲压过程使钢板内应力增加，均会使焊缝的韧性进一步下降，激光拼焊过程中焊缝经历的焊接热循环、冲压成形造成的内应力是导致焊缝韧性下降的主要原因，从而对汽车的使用性能造成不利影响。因此需要评价焊缝在冲击载荷作用下的韧性性能，来判断焊缝是否满足汽车的使用需求。

现有技术方案是通过采用金相显微组织、微观断口形貌差异来进行定性评定。然而这种方法的检测过程严重依赖检测人员的丰富经验、主观判断意识，且焊缝的金相组织差异非常小，即使金相检测经验丰富人员亦难于判断差异，准确性低。

因此，有必要提出一种焊缝韧性评价方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提出一种焊缝韧性评价方法，上述方法包括：

获取试验样件；

对所述样件的焊缝位置进行冲击试验；

根据所述冲击试验数据获取所述样件的冲击载荷-位移曲线；

根据所述冲击载荷-位移曲线确认所述样件的韧脆性状态，当确定所述样件状态为韧性的情况下，根据所述样件的焊缝冲击吸收能量评价所述焊缝的韧性程度。

可选的，所述获取试验样件的步骤包括：

对基材进行激光拼焊和热冲压，以获取试验样坯；

对所述样坯进行切割，以获取所述样件，所述焊缝位于所述样件的中间位置；

对所述样件一端的所述焊缝进行切割，以获取缺口。

可选的，所述对所述样件的焊缝位置进行冲击试验的步骤包括：

当进行室温下的冲击试验的情况下，将所述样件固定于试验机，对中所述缺口，对所述样件的所述焊缝位置进行冲击；

当进行低温下的冲击试验的情况下，对所述样件降温处理，将所述样件固定于试验机，对中所述缺口，对所述样件的所述焊缝位置进行冲击。

可选的，所述室温为23℃±2℃；

所述低温为-50℃±5℃。

可选的，所述对所述样件的焊缝位置进行冲击试验的步骤包括：

在冲击试验过程中，观察所述样件的状态；

当所述样件处于失效状态时，暂停当前冲击测试，更换有效状态的样件后，继续当前冲击测试。

可选的，所述根据所述冲击载荷-位移曲线确认所述样件的韧脆性状态的步骤包括：

对所述基材进行冲击试验；

根据所述基材的冲击试验数据获取所述基材的冲击载荷-位移曲线；

比对所述基材和所述样件的冲击载荷-位移曲线；

当所述基材和所述样件的冲击载荷-位移曲线为同一类型的曲线的情况下，根据所述冲击载荷-位移曲线的类型判断所述样件的韧脆性状态。

可选的，所述当确定所述样件状态为韧性的情况下，根据所述样件的焊缝冲击吸收能量评价所述焊缝的韧性程度的步骤包括：

获取所述样件的厚度和所述样件的所述焊缝冲击吸收能量；

根据所述样件的厚度和所述样件的所述焊缝冲击吸收能量获取所述焊缝单位厚度冲击吸收能量；

根据所述基材的厚度和所述基材冲击吸收能量获取所述基材单位厚度冲击吸收能量；

根据所述焊缝单位厚度冲击吸收能量和所述基材单位厚度冲击吸收能量获取所述焊缝能量比；

根据所述焊缝能量比评价所述焊缝的韧性程度。

可选的，根据所述焊缝单位厚度冲击吸收能量和所述基材单位厚度冲击吸收能量获取所述焊缝能量比的步骤包括：

根据所述焊缝单位厚度冲击吸收能量获取所述焊缝单位厚度冲击吸收能量的最大值；

根据所述基材单位厚度冲击吸收能量获取所述基材单位厚度冲击吸收能量的最小值；

根据所述焊缝单位厚度冲击吸收能量的最大值和所述基材单位厚度冲击吸收能量的最小值获取所述焊缝能量比。

可选的，所述根据所述焊缝能量比评价所述焊缝的韧性程度的步骤包括：

当所述焊缝能量比大于或等于70％的情况下，所述焊缝的韧性合格。

可选的，所述焊缝单位厚度冲击吸收能量不低于2J/mm。

综上，本方案通过获取试验样件，并对样件的焊缝位置进行冲击试验，根据冲击试验数据获取样件的冲击载荷-位移曲线，并根据样件的冲击载荷-位移曲线确认样件的韧脆性状态，当样件状态为韧性的情况下，根据样件的焊缝冲击吸收能量来评价焊缝的韧性程度，提高了评价的准确性，避免后续通过整车实物验证，缩短了整个评价周期，提高了评价效率，节约成本。

本发明的焊缝韧性评价方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种焊缝韧性评价方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的样件的结构示意图。

其中，图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

200样件，210焊缝，220缺口。

具体实施方式

请参阅图1，为本申请实施例提供的一种焊缝210韧性评价方法的流程示意图，具体可以包括：

S110、获取试验样件200；

具体地，本申请的材质为热成型激光拼焊板，从热成型激光拼焊板上获取试验样件200，试验样件200包括焊缝210；

S120、对上述样件200的焊缝210位置进行冲击试验；

具体地，将样件200放置在试验机上，对样件200的焊缝210位置进行冲击试验，试验机可选用摆锤式冲击试验机。摆锤式冲击试验机的测试量程有25J和50J，针对韧性材料可选用50J测试量程的摆锤式冲击试验机进行测量。

示例性的，试验机可选用zwick50J摆锤式冲击试验机。

S130、根据上述冲击试验数据获取上述样件200的冲击载荷-位移曲线；

具体地，在对样件200的冲击试验过程中，记录下样件200焊缝210位置受到的冲击载荷和焊缝210位置的位移情况，根据冲击载荷和位移绘制样件200的冲击载荷-位移曲线。

S140、根据上述冲击载荷-位移曲线确认上述样件200的韧脆性状态，当确定上述样件200状态为韧性的情况下，根据上述样件200的焊缝210冲击吸收能量评价上述焊缝210的韧性。

具体地，当根据样件200的冲击载荷-位移曲线判断样件200的韧脆性状态，当确定样件200的焊缝210为脆性状态或韧脆性过渡状态时，说明样件200的焊缝210不具有韧性，当确定样件200的焊缝210为韧性状态时，说明样件200焊缝210具有韧性，根据样件200的焊缝210冲击吸收能量评价所述焊缝210的韧性，以此来确定样件200的焊缝210韧性是否合格。

综上，本方案通过获取试验样件200，并对样件200的焊缝210位置进行冲击试验，根据冲击试验数据获取样件200的冲击载荷-位移曲线，并根据样件200的冲击载荷-位移曲线确认样件200的韧脆性状态，当样件200状态为韧性的情况下，根据样件200的焊缝210冲击吸收能量来评价焊缝210的韧性程度，提高了评价的准确性，避免后续通过整车实物验证，缩短了整个评价周期，提高了评价效率，节约成本。

在一些示例中，上述获取试验样件200的步骤包括：对基材进行激光拼焊和热冲压，以获取试验样坯；对上述样坯进行切割，以获取上述样件200，上述焊缝210位于上述样件200的中间位置；对上述样件200一端的上述焊缝210进行切割，以获取缺口220。

具体地，对激光拼焊板按照零件热冲压工艺参数用平板模进行热冲压，以获取试验样坯，对样坯进行切割来获得样件200，切割方式可选用线切割或水切割等切割方式。可以理解的是，切割要保证焊缝210的方向为样件200的高度方向，焊缝210的位置位于样件200宽度方向的中间位置。对样件200的焊缝210位置进行切割以获取缺口220，当对焊缝210进行冲击试验时，对缺口220下方的焊缝210进行冲击。

可以理解的是，样件200的尺寸可按照标准样件200尺寸来切割，具体地，样件200的长度尺寸为55±0.6毫米，样件200的高度尺寸为10±0.75毫米，样件200的厚度尺寸为激光拼焊板的基板厚度。如此设置，无需改变加工设备的参数，无需增加多余设备，提高了适用性，节省成本。

可以理解的是，缺口220可为V型缺口220，V型缺口220的夹角为45°±2°，根部半径为0.25毫米，缺口220的深度为2毫米，使得焊缝210的韧性测试部位为8毫米。其中，对缺口220的加工应保证缺口220的根部半径应没有影响吸收能量的加工痕迹。

在一些示例中，上述对上述样件200的焊缝210位置进行冲击试验的步骤包括：当进行室温下的冲击试验的情况下，将上述样件200固定于试验机，对中上述缺口220，对上述样件200的上述焊缝210位置进行冲击；当进行低温下的冲击试验的情况下，对上述样件200降温处理，将上述样件200固定于试验机，对中上述缺口220，对上述样件200的上述焊缝210位置进行冲击。

具体地，对样件200的焊缝210位置进行冲击试验时应考虑温度对焊缝210韧性的影响，因此需要对焊缝210进行室温和低温情况下的韧性进行冲击试验。当试验环境为室温的情况下，设置常温冲击测试样件200编号，将摆锤试验机的摆锤位置复位到初始位置，打开安全防护罩，将样件200固定于试验机的毡座处，并保证对中装置与缺口220对齐，关闭安全防护罩开始进行冲击测试。使得试验数据更加全面，准确。

当进行低温下的冲击试验的情况下，需要保证样件200处于低温的环境，具体地，设置低温冲击测试样件200编号，准备好装有液体冷却介质的容器，连续均匀搅拌液体冷却介质以使温度均匀，将样件200放置在容器的网栅上，其中，网栅距离容器的底部为25毫米，液体冷却介质浸过样件200的高度至少为25毫米，样件200距离容器的侧壁至少10毫米，保持样件200浸泡在液体冷却介质中的时间不低于5分钟，对样件200进行温度检测，当样件200的温度满足低温试验的要求时，捞出样件200，将摆锤试验机的摆锤位置复位到初始位置，打开安全防护罩，将样件200固定于试验机的毡座处，并保证对中装置与缺口220对齐，关闭安全防护罩开始进行冲击测试。

在一些示例中，上述室温为23℃±2℃；上述低温为-50℃±5℃。

具体地，室温冲击试验环境的温度可选为23℃±2℃，低温冲击试验环境的温度可选为-50℃±5℃。可通过温度传感器检测样件200的实时温度，以保证样件200的温度处于可进行试验的温度。上述室温和低温的选择满足样件200工作时所处温度环境。使得试验数据更具有针对性和可靠性。

在一些示例中，上述对上述样件200的焊缝210位置进行冲击试验的步骤包括：

在冲击试验过程中，观察上述样件200的状态；当上述样件200处于失效状态时，暂停当前冲击测试，更换有效状态的样件200后，继续当前冲击测试。

具体地，在样件200的冲击试验过程中，需要实时观察样件200的状态，看是否处于失效状态，失效状态包括弯曲、部分断裂和完全断裂，当样件200处于失效状态时，说明该样件200不能继续进行冲击试验了，需要更换处于有效状态的样件200继续进行测试。以保证冲击试验数据的准确性。同时记录下失效样件200的编号、失效状态以及对应的冲击载荷和位移数据。以便于后续的数据分析工作。

可以理解的是，当观察到样件200处于失效状态后，暂停当前试验，打开安全防护罩，取出失效状态的样件200，将处于有效状态的样件200固定于试验机的毡座处，并保证对中装置与缺口220对齐，关闭安全防护罩重新开始进行冲击测试。

在一些示例中，上述根据上述冲击载荷-位移曲线确认上述样件200的韧脆性状态的步骤包括：对上述基材进行冲击试验；根据上述基材的冲击试验数据获取上述基材的冲击载荷-位移曲线；比对上述基材和上述样件200的冲击载荷-位移曲线；当上述基材和上述样件200的冲击载荷-位移曲线为同一类型的曲线的情况下，根据上述冲击载荷-位移曲线的类型判断上述样件200的韧脆性状态。

具体地，在根据冲击载荷-位移曲线确认样件200的韧脆性状态时，还需要对基材进行冲击试验，并根据基材的冲击试验数据获得基材的冲击载荷-位移曲线，通过对比基材和样件200的冲击载荷-位移曲线来判断基材和焊缝210材料的类型是否相同，当基材和样件200的冲击载荷-位移曲线形状大致相同时，可判断出基材和样件200的材料的韧脆性状态一致，再观察曲线的走向，如果曲线上出现突然的不规则变化或断点，则说明基材和样件200均为脆性材料或韧脆性过渡材料，不符合要求，当曲线走向平滑有规律时，说明基材和样件200均为韧性材料，可以理解的是，基材和样件200的材料韧性相接近，能够提高激光拼焊板整体的稳定性，可靠性。

示例性的，当激光拼焊板的焊缝210两侧材料不同，即选用两种基材时，对两种基材分别进行冲击试验，分别得到两种基材的冲击载荷-位移曲线，并将两种基材的冲击载荷-位移曲线和样件200的冲击载荷-位移曲线做对比，当样件200的冲击载荷-位移曲线在两种基材的冲击载荷-位移曲线之间，且根据曲线走向判断三者均为韧性状态时，说明激光拼焊板整体具有一定的稳定性，可靠性。

可以理解的是，为了提高试验数据的准确性，可对50至100个样件200进行冲击试验来评价焊缝210的韧性。

在一些示例中，上述当确定上述样件200状态为韧性的情况下，根据上述样件200的焊缝210冲击吸收能量评价上述焊缝210的韧性程度的步骤包括：获取上述样件200的厚度和上述样件200的上述焊缝210冲击吸收能量；根据上述样件200的厚度和上述样件200的上述焊缝210冲击吸收能量获取上述焊缝210单位厚度冲击吸收能量；根据上述基材的厚度和上述基材冲击吸收能量获取上述基材单位厚度冲击吸收能量；根据上述焊缝210单位厚度冲击吸收能量和上述基材单位厚度冲击吸收能量获取上述焊缝210能量比；根据上述焊缝210能量比评价上述焊缝210的韧性程度。

具体地，在冲击试验的过程中，获取样件200的厚度尺寸和样件200的焊缝210冲击吸收能量数据，获取基材的厚度尺寸和基材的焊缝210冲击吸收能量数据，根据样件200的焊缝210冲击吸收能量/样件200的厚度得到焊缝210单位厚度冲击吸收能量数据，根据基材冲击吸收能量/基材的厚度得到基材单位厚度冲击吸收能量数据，以此来剔除材料厚度的不同对焊缝210韧性评价的影响，提高评价准确性。根据焊缝210单位厚度冲击吸收能量数据和基材单位厚度冲击吸收能量数据获取焊缝210能量比，根据焊缝210能量比来评价焊缝210的韧性。

在一些示例中，根据上述焊缝210单位厚度冲击吸收能量和上述基材单位厚度冲击吸收能量获取上述焊缝210能量比的步骤包括：根据上述焊缝210单位厚度冲击吸收能量获取上述焊缝210单位厚度冲击吸收能量的最大值；根据上述基材单位厚度冲击吸收能量获取上述基材单位厚度冲击吸收能量的最小值；根据上述焊缝210单位厚度冲击吸收能量的最大值和上述基材单位厚度冲击吸收能量的最小值获取上述焊缝210能量比。

具体地，根据样件200的冲击试验获取的冲击载荷-位移曲线，获取样件200的焊缝210单位厚度冲击吸收能量的最大值，根据基材的冲击试验获取的冲击载荷-位移曲线，获取基材单位厚度冲击吸收能量的最小值，通过焊缝210单位厚度冲击吸收能量的最大值和基材单位厚度冲击吸收能量的最小值的比值来得到焊缝210的能量比。当焊缝210的能量比不低于预设值时，说明焊缝210的韧性合格，当焊缝210的能量比低于预设值时，说明焊缝210的韧性不合格。通过焊缝210的能量比来评价焊缝210的韧性，避免后续通过整车实物验证来持续整改，缩短了评价周期，提高了评价效率，节约成本。

在一些示例中，上述根据上述焊缝210能量比评价上述焊缝210的韧性程度的步骤包括：当上述焊缝210能量比大于或等于70％的情况下，上述焊缝210的韧性合格。

具体地，将预设值设定为70％，当焊缝210能量比大于或等于70％的情况下，焊缝210的韧性合格，当焊缝210能量比低于70％的情况下，焊缝210的韧性不合格。更加明确了评价标准，使得对焊缝210韧性的评价更具有针对性，更加准确。

在一些示例中，上述焊缝210单位厚度冲击吸收能量不低于2J/mm。

为了保证焊缝210的强度，避免焊缝210发生脆性断裂的情况发生，针对同尺寸的所有测试样件200，焊缝210单位厚度冲击吸收能量不低于2J/mm。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”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的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种焊缝韧性评价方法，其特征在于，包括：

获取试验样件；

对所述样件的焊缝位置进行冲击试验；

根据所述冲击试验数据获取所述样件的冲击载荷-位移曲线；

根据所述冲击载荷-位移曲线确认所述样件的韧脆性状态，当确定所述样件状态为韧性的情况下，根据所述样件的焊缝冲击吸收能量评价所述焊缝的韧性程度；

所述获取试验样件的步骤包括：

对基材进行激光拼焊和热冲压，以获取试验样坯；

对所述样坯进行切割，以获取所述样件，所述焊缝位于所述样件的中间位置；

对所述样件一端的所述焊缝进行切割，以获取缺口；

所述缺口的根部半径处无加工痕迹；

所述根据所述冲击载荷-位移曲线确认所述样件的韧脆性状态的步骤包括：

对所述基材进行冲击试验；

根据所述基材的冲击试验数据获取所述基材的冲击载荷-位移曲线；

比对所述基材和所述样件的冲击载荷-位移曲线；

当所述基材和所述样件的冲击载荷-位移曲线为同一类型的曲线的情况下，根据所述冲击载荷-位移曲线的类型判断所述样件的韧脆性状态；

所述当确定所述样件状态为韧性的情况下，根据所述样件的焊缝冲击吸收能量评价所述焊缝的韧性程度的步骤包括：

获取所述样件的厚度和所述样件的所述焊缝冲击吸收能量；

根据所述样件的厚度和所述样件的所述焊缝冲击吸收能量获取所述焊缝单位厚度冲击吸收能量；

根据所述基材的厚度和所述基材冲击吸收能量获取所述基材单位厚度冲击吸收能量；

根据所述焊缝单位厚度冲击吸收能量和所述基材单位厚度冲击吸收能量获取所述焊缝能量比；

根据所述焊缝能量比评价所述焊缝的韧性程度；

根据所述焊缝单位厚度冲击吸收能量和所述基材单位厚度冲击吸收能量获取所述焊缝能量比的步骤包括：

根据所述焊缝单位厚度冲击吸收能量获取所述焊缝单位厚度冲击吸收能量的最大值；

根据所述基材单位厚度冲击吸收能量获取所述基材单位厚度冲击吸收能量的最小值；

根据所述焊缝单位厚度冲击吸收能量的最大值和所述基材单位厚度冲击吸收能量的最小值获取所述焊缝能量比。

2.根据权利要求1所述的焊缝韧性评价方法，其特征在于，所述对所述样件的焊缝位置进行冲击试验的步骤包括：

当进行室温下的冲击试验的情况下，将所述样件固定于试验机，对中所述缺口，对所述样件的所述焊缝位置进行冲击；

当进行低温下的冲击试验的情况下，对所述样件降温处理，将所述样件固定于试验机，对中所述缺口，对所述样件的所述焊缝位置进行冲击。

3.根据权利要求2所述的焊缝韧性评价方法，其特征在于，

所述室温为23℃±2℃；

所述低温为-50℃±5℃。

4.根据权利要求2所述的焊缝韧性评价方法，其特征在于，所述对所述样件的焊缝位置进行冲击试验的步骤包括：

在冲击试验过程中，观察所述样件的状态；

当所述样件处于失效状态时，暂停当前冲击测试，更换有效状态的样件后，继续当前冲击测试。

5.根据权利要求1所述的焊缝韧性评价方法，其特征在于，所述根据所述焊缝能量比评价所述焊缝的韧性程度的步骤包括：

当所述焊缝能量比大于或等于70%的情况下，所述焊缝的韧性合格。

6.根据权利要求5所述的焊缝韧性评价方法，其特征在于，

所述焊缝单位厚度冲击吸收能量不低于2J/mm。