[發明專利]一種焊接冷卻時間的測試方法

在審

• 申請號: 202210521264.6
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114669905A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 魏建軍;張景麗;黃智泉;魏世忠;魏煒;段嘉旭;徐流杰
• 申請（專利權）人: 鄭州機械研究所有限公司;河南科技大學
• 主分類號: B23K31/12
• 分類號: B23K31/12;B23K37/00
• 代理公司: 北京市中聞律師事務所 11388
• 代理人: 劉彬

本發明公開了一種焊接冷卻時間的測試方法，包括以下步驟：確定焊縫熔深；根據所述焊縫熔深在從焊接母材底部向待焊面鉆一盲孔，其中盲孔頂端與待焊面距離等于焊縫熔深；在焊接開始前，將測溫熱電偶插入盲孔中；在焊接開始后，通過溫度記錄儀采集測溫熱電偶與盲孔頂端的接觸點的溫度數據；根據采集的溫度數據獲得焊接冷卻時間。

技術領域

本發明涉及測試技術領域，特別是涉及一種在焊接工藝中測試焊接冷卻時間的方法。

背景技術

在焊接工藝中，焊縫區域的冷卻速度是決定焊縫和焊接熱影響區（HAZ）組織結構、機械性能以及摩擦學性能等的關鍵參數。而在鐵基材料的焊接過程中，不同冷卻階段的的冷卻速度是不同的。在傳統的焊接理論中，一般認為焊縫或HAZ溫度由800℃降至500℃所用冷卻時間（t_8/5）是最能表征冷卻速度的參數。因為這一溫度范圍基本涵蓋了鐵基材料實現最重要的組織轉變時所處的溫度區間。

焊接工藝研究及實踐中，t_8/5的確定方法有：根據SH-CCT曲線結合相關經驗公式進行計算、通過熱模擬實驗測試、借助ANSYS等有限元分析軟件進行預測以及將熱電偶焊接在待焊母材表面測試等多種方式。

借助SH-CCT曲線結合經驗公式計算t_8/5，首先需要得到不同熔敷金屬的CCT曲線，而在實際生產和研究過程中，當熔敷金屬的合金元素種類及含量發生變化時，可能并無與之對應的CCT曲線可用。且由于缺乏實驗驗證，計算結果的準確性無法保證。

通過熱模擬試驗機測得的t_8/5，并分析與之對應的組織結構，可以為實際生產中冷卻速度的選擇提供參考，但是在實際焊接過程中，影響t_8/5的環境因素眾多，實際的工藝工況更為復雜，熱模擬試驗機較難實現對所有因素的模擬。因此，在實際焊接過程中如何準確有效的測得t_8/5仍是一個難題。

有限元分析預測t_8/5的主要問題在于計算精度無法保證，主要是由于如下幾個因素導致：（1）焊接結構三維模型中自由度數目龐大；（2）嚴重的材料非線性導致求解過程的收斂困難；（3）高溫區的存在使得控模擬的精度和穩定性存在一定的困難；（4）缺乏材料的高溫熱物理參數。

在待焊母材表面某一位置焊接熱電偶測試t_8/5，此方法中熱電偶的焊接位置直接影響測試結果的準確性。熱電偶焊接點距離焊縫過近，在焊接過程中可能會被電弧熔斷，無法測試溫度變化；熱電偶焊接點距離焊縫較遠，則無法準確測試焊接熔池溫度變化，尤其在焊接冷卻速度較快的情況下，難以測得有效數據。

因此，在焊接過程中如何準確有效的測試焊縫或HAZ溫度由800℃降至500℃所用冷卻時間t_8/5是目前亟需解決的技術問題之一。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種焊接冷卻時間的測試方法，能夠準確有效測得在焊接過程中焊縫或HAZ溫度由800℃降至500℃所用的冷卻時間。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種焊接冷卻時間的測試方法，包括以下步驟：確定焊縫熔深；根據所述焊縫熔深在從焊接母材底部向待焊面鉆一盲孔，其中盲孔頂端與待焊面距離等于焊縫熔深；在焊接開始前，將測溫熱電偶插入盲孔中；在焊接開始后，通過溫度記錄儀采集測溫熱電偶與盲孔頂端的接觸點的溫度數據；根據采集的溫度數據獲得焊接冷卻時間。

本發明的有益效果是：不受焊接材料種類以及冷卻速度快慢的限制，可以準確測得焊接熔池凝固過程中焊縫或HAZ溫度由800℃降至500℃所用冷卻時間t_8/5。

附圖說明

圖1是本發明實施例所述的焊縫熔深示意圖。

圖2是本發明實施例所述的測試裝置示意圖。

圖3是本發明實施例所述的溫度變化曲線示意圖。