CN114669905A - 一种焊接冷却时间的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焊接冷却时间的测试方法，包括以下步骤：确定焊缝熔深；根据所述焊缝熔深在从焊接母材底部向待焊面钻一盲孔，其中盲孔顶端与待焊面距离等于焊缝熔深；在焊接开始前，将测温热电偶插入盲孔中；在焊接开始后，通过温度记录仪采集测温热电偶与盲孔顶端的接触点的温度数据；根据采集的温度数据获得焊接冷却时间。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别是涉及一种在焊接工艺中测试焊接冷却时间的方法。
背景技术
在焊接工艺中，焊缝区域的冷却速度是决定焊缝和焊接热影响区（HAZ）组织结构、机械性能以及摩擦学性能等的关键参数。而在铁基材料的焊接过程中，不同冷却阶段的的冷却速度是不同的。在传统的焊接理论中，一般认为焊缝或HAZ温度由800℃降至500℃所用冷却时间（t8/5）是最能表征冷却速度的参数。因为这一温度范围基本涵盖了铁基材料实现最重要的组织转变时所处的温度区间。
焊接工艺研究及实践中，t8/5的确定方法有：根据SH-CCT曲线结合相关经验公式进行计算、通过热模拟实验测试、借助ANSYS等有限元分析软件进行预测以及将热电偶焊接在待焊母材表面测试等多种方式。
借助SH-CCT曲线结合经验公式计算t8/5，首先需要得到不同熔敷金属的CCT曲线，而在实际生产和研究过程中，当熔敷金属的合金元素种类及含量发生变化时，可能并无与之对应的CCT曲线可用。且由于缺乏实验验证，计算结果的准确性无法保证。
通过热模拟试验机测得的t8/5，并分析与之对应的组织结构，可以为实际生产中冷却速度的选择提供参考，但是在实际焊接过程中，影响t8/5的环境因素众多，实际的工艺工况更为复杂，热模拟试验机较难实现对所有因素的模拟。因此，在实际焊接过程中如何准确有效的测得t8/5仍是一个难题。
有限元分析预测t8/5的主要问题在于计算精度无法保证，主要是由于如下几个因素导致：（1）焊接结构三维模型中自由度数目庞大；（2）严重的材料非线性导致求解过程的收敛困难；（3）高温区的存在使得控模拟的精度和稳定性存在一定的困难；（4）缺乏材料的高温热物理参数。
在待焊母材表面某一位置焊接热电偶测试t8/5，此方法中热电偶的焊接位置直接影响测试结果的准确性。热电偶焊接点距离焊缝过近，在焊接过程中可能会被电弧熔断，无法测试温度变化；热电偶焊接点距离焊缝较远，则无法准确测试焊接熔池温度变化，尤其在焊接冷却速度较快的情况下，难以测得有效数据。
因此，在焊接过程中如何准确有效的测试焊缝或HAZ温度由800℃降至500℃所用冷却时间t8/5是目前亟需解决的技术问题之一。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种焊接冷却时间的测试方法，能够准确有效测得在焊接过程中焊缝或HAZ温度由800℃降至500℃所用的冷却时间。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种焊接冷却时间的测试方法，包括以下步骤：确定焊缝熔深；根据所述焊缝熔深在从焊接母材底部向待焊面钻一盲孔，其中盲孔顶端与待焊面距离等于焊缝熔深；在焊接开始前，将测温热电偶插入盲孔中；在焊接开始后，通过温度记录仪采集测温热电偶与盲孔顶端的接触点的温度数据；根据采集的温度数据获得焊接冷却时间。
本发明的有益效果是：不受焊接材料种类以及冷却速度快慢的限制，可以准确测得焊接熔池凝固过程中焊缝或HAZ温度由800℃降至500℃所用冷却时间t8/5。
附图说明
图1是本发明实施例所述的焊缝熔深示意图。
图2是本发明实施例所述的测试装置示意图。
图3是本发明实施例所述的温度变化曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例中的测试焊接冷却时间的方法具体实施方案包括以下步骤：
步骤A：确定焊缝熔深；
在本步骤中，根据焊材种类、焊接方式及对应的焊接工艺参数进行试焊，并测试焊缝熔深，如图1所示。
步骤B：提供焊接母材1，参见图2，根据所述焊缝熔深在从焊接母材1底部向待焊面钻一盲孔2。
盲孔2用以放置本发明实施例的测温装置中的测温热电偶3。盲孔2顶端与待焊面的距离等于焊缝熔深，盲孔孔径略大于测温热电偶3的刚玉套管31的外径，保证测温热电偶3能插入盲孔2。
步骤C：在焊接开始前，将测温热电偶3插入盲孔2中，测温电偶3的测温端与盲孔顶端接触。此时，测温热电偶3的测温端与盲孔2顶端的接触点4即为焊缝温度变化的考察点。此外，所述的测温装置还包括热电偶接线板5、高度调节器6和温度记录仪7。测温热电偶3插接于热电偶接线板5上，高度调节器6设置于热电偶接线板5底部，高度调节器6用于调节热电偶接线板5的高度，测温热电偶3与温度记录仪7连接。调节高度调节器5保证测温热电偶3的测温端与盲孔顶端紧密接触。
步骤D：在焊接开始后，通过温度记录仪7采集所述考察点在冷却过程中的温度数据。
温度记录仪7持续采集所述考察点在冷却过程中的温度数据。根据温度记录仪7采集的温度数据，可以绘制在焊接过程中焊缝的温度变化曲线图。请参见图3，图3所示为本发明实施例获得的焊缝的温度变化曲线图的一个示例。根据所述的温度变化曲线图可以得到焊缝或HAZ温度由800℃降至500℃所用冷却时间t8/5。
本发明实施例中的测试焊接冷却时间的方法不受焊接材料种类以及冷却速度快慢的限制，可以准确测得焊接熔池凝固过程中焊缝或HAZ温度由800℃降至500℃所用冷却时间t8/5。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种焊接冷却时间的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：包括以下步骤：确定焊缝熔深；根据所述焊缝熔深在从焊接母材底部向待焊面钻一盲孔，其中盲孔顶端与待焊面距离等于焊缝熔深；在焊接开始前，提供一测温装置，所述测温装置包括测温电偶及温度记录仪，将测温热电偶插入盲孔中；在焊接开始后，通过温度记录仪采集测温热电偶与盲孔顶端的接触点的温度数据；根据采集的温度数据获得焊接冷却时间。
2.根据权利要求1所述的焊接冷却时间的测试方法，其特征在于：温度记录仪持续采集所述接触点的温度数据。
3.根据权利要求2所述的焊接冷却时间的测试方法，其特征在于：根据温度记录仪持续采集的温度数据绘制温度变化曲线。
4.根据权利要求3所述的焊接冷却时间的测试方法，其特征在于：根据所述温度变化曲线确定温度从800℃降至500℃所用的时间。
5.根据权利要求1所述的焊接冷却时间的测试方法，其特征在于：所述测温装置还包括热电偶接线板及高度调节器，所述测温热电偶插接于所述热电偶接线板上，所述高度调节器设置于所述热电偶接线板底部，所述高度调节器用于调节热电偶接线板的高度以使所述测温热电偶与盲孔顶端紧密接触。
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