CN202388139U - 拘束焊接冷裂纹试验装置 - Google Patents

Abstract

一种拘束焊接冷裂纹试验装置，该装置包括底座(1)、该底座(1)上方设置的焊接平台(8)和该焊接平台(8)两侧分别设置的两个支架(2)，该两个支架(2)中至少一个为底端固定安装在所述底座(1)上的弹性支架，在所述焊接平台(8)的上方，所述两个弹性支架(2)上延伸出相向设置的两个刚性悬臂，该刚性悬臂上设有固定安装焊接件(6)的安装部，并且所述刚性悬臂高度位置可调节地固定安装于所述弹性支架(2)上。通过上述技术方案，可将焊接件安装固定在试验装置上，并通过在底座固定安装弹性支架并配合刚性悬臂在弹性支架上的上下移动，以实现焊接拘束度的连续变化，测出不同焊接拘束度下的焊缝冷裂纹倾向性。

Description

拘束焊接冷裂纹试验装置

技术领域

本实用新型涉及焊机领域，具体地，涉及一种对接焊缝的连续可调拘束焊接冷裂纹试验装置，尤其适用于角焊缝的冷裂纹试验。

背景技术

焊接拘束度表示焊接件在焊接时所受的拘束程度的大小，是定量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被采用，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方法都存在各自的缺陷和不足。

例如，图1a至图1c所示的是其中一种斜Y型坡口裂纹试验法，焊接试件由被焊材料制成，两端各60mm范围内先用焊缝固定，试板中间预留间隙2-3mm。中间80mm段为试验焊缝20的位置。试验焊缝20引弧、熄弧都均离开拘束焊缝10大约2-3mm，收弧时填满弧坑。焊后由于试验焊缝20和拘束焊缝10的冷却收缩产生自拘束，因而经不少于24小时的自然时效后做裂纹检查。但由于图1b所示的斜Y型坡口对接裂纹试验的接头所受拘束较大，焊缝根部尖角又产生应力集中，试验条件比较苛刻，试验结果与实际相差较远。

另外，图2所示的是一种插销试验法，将焊接件加工成圆柱形的插销试棒40，试棒插入底板50上的孔中，试棒上端与底板表面平齐，且试棒上端附近有环形或螺形缺口。试验时，在底板上以规定的热输入熔敷一条熔敷焊道30，焊后待冷却至100～150℃时加载，载荷在等却至100℃或高于预热温度之前加载完毕。经多次改变载荷，即可求出在试验条件下材料的临界抗裂应力。插销实验法需要外加载荷，并涉及到一系列参数的控制，设备复杂，试验方法复杂，引入的不确定因素较大。

有鉴于现有技术中焊接拘束度评定方法与试验装置中的上述缺陷，迫切需要一种能够与生产实际紧密结合，且能够快速、精确、定量的评价不同拘束条件下冷裂纹倾向性的实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种拘束焊接冷裂纹试验装置，可实现焊接件的固定、焊接和焊接拘束度的连续变化，从而方便地评价不同拘束条件下冷裂纹倾向性。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种拘束焊接冷裂纹试验装置，该拘束焊接冷裂纹试验装置包括底座、该底座上方设置的焊接平台和该焊接平台两侧分别设置的两个支架，该两个支架中至少一个为底端固定安装在所述底座上的弹性支架，在所述焊接平台的上方，所述两个弹性支架上延伸出相向设置的两个刚性悬臂，该刚性悬臂上设有用于固定安装焊接件的安装部，并且所述刚性悬臂高度位置可调节地固定安装于所述支架上。

优选地，所述刚性悬臂包括水平设置的连杆和安装座，所述连杆的一端连接于所述支架，所述安装座相对于所述支架间距可调节地安装在所述连杆的另一端。

优选地，该装置还包括用于固定所述焊接件的转动装夹板，该转动装夹板上设有连接轴并通过所述连接轴可转动地固定安装于所述安装部上。

优选地，所述安装座上设有作为所述安装部的长孔，该长孔的长度方向与竖直方向相同。

优选地，所述焊接平台上设有与所述连杆平行的第一滑轨，所述安装座的底部可滑动地安装在所述第一滑轨上。

优选地，所述支架上设有沿高度方向布置的第二滑轨，所述连杆与所述支架相连的连接端形成为与所述第二滑轨相配合的滑块形状。

优选地，该拘束焊接冷裂纹试验装置还包括顶升机构，该顶升机构上安装有所述焊接平台并通过该焊接平台顶升所述刚性臂架。

优选地，所述顶升机构包括螺纹支杆和托板，所述螺纹支杆设置在所述底座上，所述托板套设在所述螺纹支杆上并托载所述焊接平台。

优选地，所述螺纹支杆还包括螺纹转轮，该螺纹转轮套装在所述螺纹支杆上并顶触于所述托板的下表面。

优选地，所述支架的横截面面积沿高度方向连续变小。

通过上述技术方案，可将焊接件安装固定在本实用新型的拘束焊接冷裂纹试验装置上，并通过旋动刚性悬臂的连杆以及转动装夹板在安装座上的旋转，可调节焊接件的焊接角度和坡口间隙。通过在底座上固定安装弹性支架并配合刚性悬臂在弹性支架上的上下移动，可实现焊接拘束度的连续变化，测出不同焊接拘束度下的焊缝冷裂纹倾向性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1a是现有技术中的斜Y形剖口裂纹试验法的示意图；

图1b是图1a中的A-A剖视图；

图1c是图1a中的B-B剖视图；

图2是现有技术中的插销试验法的示意图；

图3是根据本实用新型一种优选实施方式的拘束焊接冷裂纹试验装置的侧视图；

图4是图3中拘束焊接冷裂纹试验装置的俯视图；

图5是图4中的A-A剖视图；

图6是图5中的B部分放大示意图。

附图标记说明

1   底座          2    支架

3   连杆          4    安装座

5   螺纹支杆      6    焊接件

7   转动装夹板    8    焊接平台

9   托板          11   螺纹转轮

41  长孔          71   连接轴

10  拘束焊缝      20   试验焊缝

30  熔敷焊道      40   插销试棒

50  底板

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在未作相反说明的情况下，本实用新型中所描述的术语“高度”通常是针对本实用新型试验装置中的底座而言的，“竖直方向”指的是垂直于底座表面的方向，所使用的方位名词例如“上、下”指的是如图5所示的在竖直方向上处于不同高度位置的部件或表面之间的相互位置关系。

如图3至图5所示，本实用新型提供了一种拘束焊接冷裂纹试验装置，该装置包括底座1、该底座1上方设置的焊接平台8和该焊接平台8两侧分别设置的两个支架2，该两个支架2中至少一个为底端固定安装在所述底座1上的弹性支架。其中，在所述焊接平台8的上方，所述两个支架2上延伸出相向设置的两个刚性悬臂，该刚性悬臂上设有固定安装焊接件6的安装部，并且所述刚性悬臂高度位置可调节地固定安装于所述支架2上。根据本实用新型试验装置的上述结构，可将焊接件6固定安装在刚性悬臂上，通过刚性悬臂可调节地连接到支架2的不同高度上。由于弹性支架仅一端固定安装在底座1上，因而在相同水平位移量的情况下弹性支架的不同高度上的弹性力与高度成反比，即离作为固定支点的底端越远，相同位移情况下的弹性力越小。从而在将焊接件6装夹于两个刚性悬臂之间施焊时，焊缝的冷却收缩造成弹性支架的形变，从而对焊缝形成一定的拘束度，该拘束度将在随后的保载时间段内得以保持。通过调节刚性悬臂的高度，可使得焊接拘束度连续变化，也就能分次检测出不同拘束度下焊接件的冷裂纹倾向，并可用例如中值法估算出临界拘束度。其中，两侧支架2可以是一个固定支架，另一个为弹性支架，此时，连接两个焊接件6的试验焊缝在冷却收缩时只对一侧的弹性支架产生拉伸力，从而对焊缝形成一定拘束度。当然，优选情况为两侧支架2均为相同的弹性支架，以使得试验焊缝冷却收缩时的受力情况均匀、对称。

如图5所示，作为刚性悬臂的一种优选结构形式，该刚性悬臂包括水平设置的连杆3和安装座4，所述连杆3的一端连接于所述支架2，所述安装座4相对于所述支架2间距可调节地安装在所述连杆3的另一端。如图5所示，连杆3的所述另一端形成为螺纹端，所述安装座4上设有螺纹通孔并通过该螺纹通孔套装于所述螺纹端上。其中，通过旋进或旋出连杆3，可使安装座4相对于支架2的间距连续变化，从而能够调节两个刚性悬臂之间的间距。如图5所示，当两个焊接件6分别固定安装在两个刚性悬臂上时，通过调节两个刚性悬臂之间的间距，从而相应地调节两个焊接件6之间的焊接坡口间隙。当然，在实现焊接坡口间隙的调节时，还可以有其它的结构形式，例如作为实现安装座4相对于所述支架2间距可调节的另一种方式，连杆3和安装座4可固定连接或形成为一体结构，但连杆3插入支架2内固定但插入量可根据坡口间隙的需要来调节。刚性悬臂的结构形式还可以有多样，例如可以使安装座4能够在连杆3上滑移，而焊接平台8固定连接到连杆3。

如图5和图6所示，本实用新型的试验装置还优选地包括用于固定所述焊接件6的转动装夹板7，该转动装夹板7上设有连接轴71并通过所述连接轴71可转动地固定安装于所述安装部上。具体地，如图6所示，焊接件6通过紧固件固定在转动装夹板7上，而转动装夹板7通过作为连接轴71的连接螺栓安装到作为所述安装部的通孔上。这样，焊接件6显然可自由旋转并在所需的角度上通过螺母对连接螺栓的拧紧而固定。换言之，焊接件6通过连接螺栓可转动地安装于安装部，从而可转动以调节焊接件6的焊接角度。

如图6所示，所述安装座4上优选地设有作为所述安装部的长孔41，该长孔41的长度方向与竖直方向相同。所述安装部优选地形成为长孔，以方便安装不同长度的焊接件，并且在转动装夹板7旋动时具有一定的退避空间。该长孔41配合转动装夹板7可实现焊接件6的焊接角度在一定范围内的连续变化。

其中，焊接件6装夹在刚性悬臂上并调节好焊接角度和坡口间隙后进行焊接，焊接过程在焊接平台8上进行，该平台中央开设有焊接成型槽。当刚性悬臂上下升降时，焊接平台也应跟随移动，因而焊接平台8优选为与安装座4相连。在本实施方式中所述焊接平台8上优选地设有与所述连杆3平行的第一滑轨，所述安装座4的底部可滑动地安装在所述第一滑轨上。通过这种方式，焊接平台8与刚性悬臂相连接并且安装座4可相对连杆3在平台上滑移。此外，为实现刚性悬臂在支架2上的高度位置可调节，所述弹性支架2上优选地设有沿高度方向布置的第二滑轨，所述连杆3与所述支架2相连的连接端形成为与所述第二滑轨相配合的滑块形状。从而形成滑轨滑块结构，通过人工调节或如下所述的焊接平台8顶推的情形，可实现刚性悬臂在支架2上的高度位置可调。

如图3所示，本实用新型的试验装置还包括顶升机构，该顶升机构上安装有所述焊接平台8并通过该焊接平台8顶升所述刚性臂架。从而可通过顶升机构调节刚性臂架的高度，进而对焊接后的焊缝形成不同的焊接拘束度。其中，所述顶升机构可有多种形式，例如千斤顶等。在本实施方式中，如图3所示，顶升机构包括螺纹支杆5和托板9，所述螺纹支杆5设置在所述底座1上，所述托板9套设在所述螺纹支杆5上并托载所述焊接平台8。作为顶升机构的一种优选结构，其至少包括高度可调节的托板9，该托板9可螺纹紧固连接或直接光孔套装在螺纹支杆5上，从而推动焊接平台8升降。更优选地，所述螺纹支杆5还包括螺纹转轮11，该螺纹转轮11套装在所述螺纹支杆5上并顶触于所述托板9的下表面。该螺纹转轮11相当于锁紧螺母以锁定托板9的位置，并且通过人工转动螺纹转轮11可以顶升托板9。

在本实用新型的试验装置中，应实现沿高度方向的焊接拘束度渐变小的特性，也就是在焊缝的收缩程度一致，即对弹性支架的水平拉伸距离相同时，在高度越高的情形下产生的弹性力越小，从而拘束度越小。为此目的，上述弹性支架优选为横截面面积沿高度方向连续变小，或者弹性支架直接为直杆等，都能使弹性支架2沿高度方向对于单位水平位移所产生的弹性力形成趋于减弱的情形，即焊接拘束度变小。

在以上描述的本实施方式中的拘束焊接冷裂纹试验装置可用于一般焊缝，但特别适用于角焊缝。可将两对接的焊接件6安装在安装座4上，通过转动装夹板7并配合长孔41可调节焊接角度，而通过旋进或旋出连杆3可调节焊接件6的坡口间隙，从而能将两焊接件6安装固定到位，并进行焊接。焊接前通过旋动螺纹转轮11可使焊接件6在不同高度进行焊接。两焊接件6在焊接平台8的焊接成型槽中焊接后，将焊接件6在该试验装置上保持大约24小时后进行裂纹检查，首先用放大镜目测或磁性荧光粉检查焊缝表面裂纹，然后沿焊缝长度方向将两焊接件6均匀分段截开，以检查断面的裂纹情况。其中，所述断面平行于两焊接件6的中线交叉形成的平面。由于在底座1的至少一端固定有弹性支架，在焊缝的相同收缩量情况下，焊接平台8离弹性支架的底端越远弹性力越小，对焊缝的拘束度越小，也就是焊接平台8的高度与焊接拘束度有反比关系，平台越高焊接拘束度越低。这样，通过调节焊接平台8的高度可实现焊接拘束度的连续变化。

因而，旋动螺纹转轮11在多个递进的高度位置上进行焊接试验，并检查裂纹情况。根据所能接受的裂纹程度，用中值法可估算出焊接件6的角焊缝的焊接冷裂纹的临界拘束度。综上所述，可见本实用新型的试验装置设备简单，可连续、定量并精确地检测被测焊接件的角焊冷裂纹倾向性。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，例如顶升机构的结构和实现方式变化，可在支架2上设置丝杆和摇柄等来实现顶升机构的功能，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，该拘束焊接冷裂纹试验装置包括底座(1)、该底座(1)上方设置的焊接平台(8)和该焊接平台(8)两侧分别设置的两个支架(2)，该两个支架(2)中至少一个为底端固定安装在所述底座(1)上的弹性支架，在所述焊接平台(8)的上方，所述两个支架(2)上延伸出相向设置的两个刚性悬臂，该刚性悬臂上设有用于固定安装焊接件(6)的安装部，并且所述刚性悬臂高度位置可调节地固定安装于所述支架(2)上。

2.根据权利要求1所述的拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，所述刚性悬臂包括水平设置的连杆(3)和安装座(4)，所述连杆(3)的一端连接于所述支架(2)，所述安装座(4)相对于所述支架(2)间距可调节地安装在所述连杆(3)的另一端。

3.根据权利要求2所述的拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，该装置还包括用于固定所述焊接件(6)的转动装夹板(7)，该转动装夹板(7)上设有连接轴(71)并通过该连接轴(71)可转动地固定安装于所述安装部上。

4.根据权利要求3所述的拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，所述安装座(4)上设有作为所述安装部的长孔(41)，该长孔(41)的长度方向与竖直方向相同。

5.根据权利要求2所述的拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，所述焊接平台(8)上设有与所述连杆(3)平行的第一滑轨，所述安装座(4)的底部可滑动地安装在所述第一滑轨上。

6.根据权利要求2所述的拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，所述支架(2)上设有沿高度方向布置的第二滑轨，所述连杆(3)与所述支架(2)相连的连接端形成为与所述第二滑轨相配合的滑块形状。

7.根据权利要求1所述的拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，该拘束焊接冷裂纹试验装置还包括顶升机构，该顶升机构上安装有所述焊接平台(8)并通过该焊接平台(8)顶升所述刚性臂架。

8.根据权利要求7所述的拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，所述顶升机构包括螺纹支杆(5)和托板(9)，所述螺纹支杆(5)设置在所述底座(1)上，所述托板(9)套设在所述螺纹支杆(5)上并托载所述焊接平台(8)。

9.根据权利要求8所述的拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，所述螺纹支杆(5)还包括螺纹转轮(11)，该螺纹转轮(11)套装在所述螺纹支杆(5)上并顶触于所述托板(9)的下表面。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的拘束焊接冷裂纹试验装置，其特征在于，所述支架的横截面面积沿高度方向连续变小。

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