[發(fā)明專利]一種焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的測(cè)量方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110955586.7
• 申請(qǐng)日: 2021-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113702421A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙寶純;黃磊;韓嚴(yán)法;楊鈺;甄文杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N25/16
• 分類號(hào): G01N25/16
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 陶新亞

1.一種焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)采用膨脹法測(cè)得材料的臨界點(diǎn)，包括相變開(kāi)始溫度Ar3，相變結(jié)束溫度Ar1；

2)選定焊接熱循環(huán)模型，用公式(1)表示：

T_(y,t)＝f(A,B,C,…,t) (1)

式中，t為時(shí)間，T_(y,t)為經(jīng)過(guò)時(shí)間t之后的溫度，A，B，C…為與焊接工藝參數(shù)和材料相關(guān)的常數(shù)；

確定開(kāi)始冷卻溫度T₀，且T₀＞Ar3，即確定出連續(xù)冷卻過(guò)程的起始點(diǎn)；T₀確定方法如下：

按公式(1)計(jì)算時(shí)，作為與焊接工藝參數(shù)相關(guān)常數(shù)之一的焊接輸入線能量選取最小值；然后將Ar3代入公式(1)后得到對(duì)應(yīng)的時(shí)間t₁；求得的時(shí)間t₁有兩個(gè)值，較大的一個(gè)t₁值為冷卻過(guò)程中溫度達(dá)到Ar3時(shí)所用時(shí)間，將該t₁值向前推移一個(gè)時(shí)間間隔t₂得到t₀，最后將t₀代回到公式(1)中，計(jì)算出的溫度即為T₀；

由于在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖中只需示出起始點(diǎn)之后的部分，因此，將公式(1)轉(zhuǎn)化為公式(2)：

T_(y,t)＝f(A,B,C,…,t+t₀) (2)

將與焊接工藝參數(shù)和材料相關(guān)的常數(shù)代入公式(2)，得到對(duì)應(yīng)焊接工藝特征參數(shù)的一系列冷卻曲線，將這些冷卻曲線繪制在同一圖中；

3)用步驟2)所述焊接熱循環(huán)模型進(jìn)行焊接熱循環(huán)工藝模擬，采集試驗(yàn)材料的溫度和膨脹量，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪制膨脹量與時(shí)間關(guān)系曲線，用公式(3)表示：

E_(D,t)＝g(t) (3)

式中，E_(D,t)為膨脹量；

4)在步驟3)繪制的膨脹量與溫度關(guān)系曲線中，分別在發(fā)生相變前及發(fā)生相變后的曲線段上選取N個(gè)點(diǎn)，然后將這N個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)分別代入到公式(1)中，求出與常數(shù)A，B，C…對(duì)應(yīng)的A'，B'，C'，…，得到公式(4)；

E'_(D,t)＝f(A',B',C',…,t) (4)

式中，N根據(jù)公式(1)中常數(shù)參數(shù)的數(shù)量確定；公式(4)對(duì)應(yīng)的曲線為：假定材料在冷卻過(guò)程中未發(fā)生相變時(shí)，隨著溫度的降低體積逐漸減小的變化曲線；

5)將公式(4)繪制成曲線，同時(shí)繪制步驟3)中確定的膨脹量與時(shí)間關(guān)系曲線，對(duì)比2條曲線，則2條曲線開(kāi)始發(fā)生偏折時(shí)的偏折點(diǎn)即為相變點(diǎn)；然后根據(jù)步驟3)中采集的溫度、時(shí)間與膨脹量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定發(fā)生相變時(shí)的溫度；2條曲線由分離開(kāi)始又重新重合的點(diǎn)即為相變結(jié)束點(diǎn)；然后根據(jù)步驟3)中采集的溫度、時(shí)間與膨脹量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定發(fā)生相變時(shí)的溫度；

6)重復(fù)步驟3)～步驟5)，對(duì)在不同焊接工藝參數(shù)下獲得的膨脹曲線進(jìn)行分析，得到一系列的相變點(diǎn)；將這些相變點(diǎn)標(biāo)定在步驟2)中的各個(gè)冷卻速度曲線圖中，最后將相同相變類型的相變起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)連接成線，即得到焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟1)中，采用膨脹法測(cè)得材料的臨界點(diǎn)，具體是將材料在奧氏體化溫度下進(jìn)行奧氏體化，然后緩慢冷卻，并獲取其在冷卻過(guò)程中的膨脹曲線；應(yīng)用切線法對(duì)膨脹曲線進(jìn)行分析，得到臨界相變溫度Ar1、Ar3，其中Ar3對(duì)應(yīng)相變開(kāi)始溫度，Ar1對(duì)應(yīng)相變結(jié)束溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟2)中，根據(jù)實(shí)際焊接工藝過(guò)程，結(jié)合包括材料的密度、比熱容、熱導(dǎo)率，以及焊接輸入線能量、預(yù)熱溫度和板厚在內(nèi)的各頂參數(shù)，采用現(xiàn)有的模型進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算結(jié)果選定對(duì)應(yīng)的焊接熱循環(huán)模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟6)中，不同焊接工藝參數(shù)為焊接輸入線能量或由800℃冷卻到500℃時(shí)所用的時(shí)間即t_8/5。