工程材料焊接性-斜Y型坡口焊接裂纹实验-实验指导书

焊接技术及自动化专业实验指导书材料成型及控制教研室主编《CBE模式下焊接技术及自动化专业学生实践能力培养体系的改革研究》课题组参编目录一、《金属学及热处理》实验指导书1．实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备 (1)2．实验二铁碳合金平衡组织的显微分析 (7)3．实验三碳钢的热处理 (9)二、《焊接冶金与金属焊接性》实验指导书1．实验一焊缝金属中扩散氢的测定 (13)2．实验二斜Y型坡口焊缝裂纹实验 (17)3．实验三插销实验 (19)三、《焊接结构》实验指导书1．实验一不同焊接参数下平板变形量测量与分析 (23)2．实验二不同焊接方法下平板变形量测量与分析 (25)3．实验三不同焊接位置下平板变形量的分析 (26)4．实验四焊接变形的矫正 (27)四、《焊接方法与设备》实验指导书1．实验一不同的酸碱度焊条的焊接工艺性 (29)2．实验二埋弧自动焊焊接 (32)3．实验三 CO2保护焊焊接参数对焊缝成形的影响 (36)4．实验四钨极氩弧焊焊接方法 (41)5．实验五焊条电弧焊实训项目 (43)五、《弧焊电源》实验指导书1．实验一弧焊电源外特性和调节性能的测定 (45)2．实验二弧焊电源的结构认识与观察 (48)3．实验三弧焊整流器的结构认识与观察 (50)六、《Pro/E造型及模具设计》实验指导书1．实验一基于Pro/E Wirdfire设计软件初步练习 (52)2．实验二Pro/E截面草绘功能练习 (53)3．实验三Pro/E基本成型特征功能练习 (57)4．实验四Pro/E基准特征建模功能练习 (61)5．实验五 Pro/E零件建模工程特征功能练习 (63)6．实验六Pro/E实体特征编辑功能练习 (65)7．实验七Pro/E曲面造型功能练习 (68)8．实验八Pro/E装配图功能练习 (71)9．实验九Pro/E工程图功能练习 (73)10．实验十基于Pro/E塑料模具设计综合练习 (76)七、《快速成型技术及应用》实验指导书1．实验一激光快速成形原理及成型系统观摩 (80)2．实验二三维实体的STL格式转化及切片 (81)八、《金属结构腐蚀与防护》实验指导书1．实验一金属耐腐蚀性能的评定 (83)九、《压力焊》实验指导书1．实验一点焊工艺及设备 (85)十、《先进连接技术》实验指导书1．实验一先进连接技术原理及设备观摩 (89)十一、《焊接检验》实验指导书1．实验一超声波仪器性能的测定 (92)2．实验二磁粉探伤 (95)3．实验三着色法无损探伤 (97)十二、《焊接工装及变位机械》实验指导书1．实验一常用焊接工装操作 (99)《金属学及热处理》实验指导书实验一金相显微镜的使用及金相试样的制备一、实验目的1. 了解普通金相显微镜的构造与使用方法。

斜Y形坡口对接裂纹实验。

主要用于评定低合金结构钢焊接及热影响区的冷裂纹敏感性，在实际生产中应用很广泛，通常称为“小铁研”试验1）试件制备2）试验条件3）检测与裂纹率计算1表面裂纹率2根部裂纹率3断面裂纹率一般认为低合金钢“小铁研”试验表面裂纹率小于20%时，用于一般焊接结构生产是安全的。

如果试验用的焊接参数不变，用于不同预热温度进行试验就可以测定出防止冷裂纹产生的临界预热温度，作为评定钢材冷裂纹敏感性的指标。

低碳调制钢。

一，特点：含碳量低基体组织是强度和韧性都比较高的低碳马氏体+下贝氏体，对焊接有利。

二，焊接时需要注意的两个基本问题：1要求马氏体转变时冷却速度不要太快，使马氏体有一“自回火”的作用，以防止冷裂纹的产生。

2要求在800～500℃直接的冷却速度打五产生脆性混合组织的临界速度。

三，要解决的问题：1防止裂纹。

2是要保证满足高强度的要求的同时，提高焊接金属及热影响区的韧性。

一般采用熔化极气体保护焊或活性气体保护焊热裂纹奥氏体钢焊接时，在焊缝及近缝区都有产生裂纹的可能性，主要是热裂纹。

最常见的是焊缝凝固裂纹。

热影响区近缝区的热裂纹太多是所谓液化裂纹。

在大厚度焊接中也有时见到焊道下裂纹。

一，产因：1奥氏体钢的热导率小和线胀系数大2奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织3奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂。

二，凝固模式对热裂纹的影响：凝固裂纹与凝固模式有直接关系。

所谓凝固模式，首先是指以何种初生相开始结晶进行凝固过程，其次是指以何种相何种相完成凝固模式。

晶粒润湿理论指出偏析液膜能够润湿y—y、界面，不能润湿异相界面。

以FA模式形成的铁素体呈蠕虫状，妨碍枝晶支脉发展，构成理想的界面，因而不会有热裂倾向。

气孔。

气孔是铜及其合金焊接时的一个主要问题。

纯铜、黄铜及铝青铜埋弧焊时只有氢及水蒸气易使铜及其合金焊缝出现气孔有氢引起的气孔称为扩散气孔。

纯铜敏感性比低碳钢高的原因：1铜的热导率比低碳钢高7倍以上，所以铜焊缝结晶过程进行得特别快，氢不易析出，熔池易为氢为所饱和而形成气泡2温度升高液态铜开始蒸发，氢的溶解度反而下降。

焊接结构综合实验指导书材料成型及控制工程系2013年8月焊接结构综合实验实验一、焊接加热及冷却过程中弯曲变形及焊后纵向变形测定（参考学时 4学时）一、实验目的：通过在低碳钢板条形钢板边缘堆焊，加深理解焊接时纵向变形、弯曲变形的动态过程，深入了解焊接加热及冷却过程中弯曲挠度的变化规律。

分析总结钢板在进行焊接的加热、冷却过程中纵向及弯曲变形规律。

一、实验原理：（1）将板条形钢板固定在专用的焊接实验架上（钢板能自由变形），形成焊接回路。

如图A、D所示。

在板条上边缘纵向堆焊焊道，焊接在加热、冷却过程中、板条将产生纵向弯曲变形，且弯曲挠度的大小和方向也随之变化。

（2）在板条长度L保持不变时，板条宽度h对于焊接加热及冷却过程中的弯曲挠度f的变化有明显影响（焊接线能量不变）。

板宽h增大时板条的抗横向弯心矩增大，因而使板条无论在加热过程中还是冷却后的最大纵向弯曲挠度都减小。

图B、C、D为沿板边缘堆焊时板条弯曲变形示意图图E 板条宽度h对弯曲变形的影响示意图三、实验内容：（1）选用低碳钢Q235材料，实验材料尺寸：板厚5~6mm,板宽55~60mm，长度370mm。

在板条两边缘处分别作焊接前标距线段（打钢印点或记号笔），焊接前测量实验钢板板条上标记间线段的长度并记录数据。

施焊前在板条未焊侧边缘中部安装百分表，以便在堆焊过程中，通过百分表读数的变化，观察弯曲变形（挠度）的大小及方向。

完成焊接后取下板条，待冷却后测出焊缝侧及另一侧（未焊侧）线段长度，判断板条纵向变形量的大小。

（2）板条另一边的堆焊如上所述，完成板条两条边堆焊后，根据记录数据分析钢板中残余变形（挠度）的大小及方向。

（3）板条宽度h增加（大约10mm，称该板为宽板条，板厚、长度不变），用相同的线能量在板边堆焊，记录焊接加热及冷却过程中的弯曲挠度f的变化。

如图B~E所示。

对比第一试板（窄板条）的第一次堆焊数据，两者弯曲挠度f有何不同？纵向变形两者差别如何？四、实验仪器、设备及材料：1、直流电焊机1台2、百分表、秒表各1只3、大型游标卡尺1把4、焊接实验架（自制），碳钢实验板条5、焊条、碳棒、431焊剂、工具若干五、实验步骤：1、取二块实验钢板（窄、宽板各一条），如图A中，aa，bb处用冲头在板上做出标记。

材料科学与工程学院本 科 实 验 指 导 书课程名称：材料焊接性实验学时： 4适应专业：焊接技术与工程承担实验室：焊接实验室材料科学与工程学院材料工程国家级实验教学示范中心实验须知1、上实验课前，必须预习课程实验指导书及相关的讲课内容，明确实验目的及步骤，并做好进行实验数据记录的准备（实验指导教师有检查预习情况的责任，对未预习者，不得进行实验）。

2、进入实验室后，必须听从实验指导教师及相关人员的指导，遵守实验室有关制度。

3、进入实验室后，必须听从实验指导教师或相关人员介绍设备使用情况，待熟悉设备后，经指导教师同意方能开动设备。

4、使用实验设备前，必须按照实验指导书中所规定的实验步骤进行相关实验。

进行实验时，思想必须集中，要安全操作实验设备，避免实验事故发生。

5、实验完毕后，必须整理实验场地（须将实验设备擦拭干净、上油，打扫实验场地等）。

6、学生必须爱护国家财产，如有损坏仪器、设备、工具、量具等物情况发生，应立即报告实验指导教师及相关人员。

属自然损坏，酌情处理；属故意损坏，除责令其写出检查外，应呈报学院进行处理。

7、实验试样原则上不准拿出实验室，如确实因测量未完成或其他情况，须得到实验指导教师同意，方能办理借出手续。

8、实验报告内容包括实验目的、步骤、使用仪器设备、工具、模具以及测量数据及其结果分析等各方面。

实验数据需用曲线表示出来时，一律用方格纸描绘。

9、实验报告一律用学院所规定的统一的实验报告纸撰写，在实验结束后一周内交给实验指导教师。

目录实验一 焊条的工艺性能评定 (1)实验一 焊条的工艺性能评定一、实验目的：熟悉电焊条工艺性能的评定方法二、实验仪器设备：1,、BX3-400交流电焊机一台2、直流焊机一台3、秒表一块4、飞溅收集盒一个5、测尘装置一套6、、A3钢板300X300mm δ=6mm试板2块三、实验原理：焊条的工艺性能是指焊条在使用和操作时的性能，它是衡量焊条质量好坏的一个重要指标，主要包括焊接电弧的稳定性、焊缝成型、各种位置的适应性，脱渣性，飞溅大小、焊条熔化效率及药皮发红程度、焊条发尘量等。

材料焊接性实验指导书《材料焊接性》实验指导书河南科技大学材料科学与工程学院2021年试验一低合金结构钢的焊接性试验一、实验目的1.初步了解低合金结构钢的焊接性试验方法。

2、掌握斜y坡口对接裂纹试验方法及试验结果的一般分析方法。

二、实验原理合金结构钢焊接的主要问题之一是裂纹。

钢的强度等级越高，冷裂纹倾向越大。

确定焊接冷裂纹倾向的方法有很多。

常用的测量方法包括：最大硬度法、斜y槽对接裂纹试验（“小铁研磨型”抗裂试验）、螺栓试验等。

根据接头的约束类型，抗裂性试验可分为两类：自我约束抗裂性试验和外部约束抗裂性试验。

外约束抗裂试验适用于定量评价材料的裂纹倾向，并能深入开展相关的理论研究工作。

然而，这种测试需要特殊的测试机器。

其中，插头测试法测试装置简单，应用灵活，节省测试材料和时间，易于推广。

自约束抗裂试验方法很多，其中“小铁磨”抗裂试验是常用的抗裂试验之一。

此方法中使用的示例如图1所示。

试板由待焊接材料制成。

焊缝两端应固定在60mm以内，试板之间应留有2-3mm 的间隙。

图1斜y坡口对接裂纹试样试验焊缝（单面焊）焊接在试验板的中部（80mm）。

焊接规范为标准规范，焊条直径为φ4mm，焊接电流170a，电弧电压24V，焊接速度150mm/min，试验焊缝两端不得与约束焊缝连接，距离分别为2-3mm。

试验焊缝应在焊接后至少放置24小时，然后检查裂纹。

首先，使用放大镜目测检查焊缝金属表面裂纹，然后沿焊缝长度方向均匀截成六段，从同一侧面检查每一试片的断面裂纹，计算出裂纹率。

因为两端都是固定的，所以它对试验焊缝有粘结作用，其粘结程度通常大于实际结构的长焊缝。

因此，一般认为只要表面裂纹率不超过20%，在实际生产中就不会出现裂纹。

3、实验内容1、了解常用的焊接性试验方法，重点了解斜y型坡口试验方法及特点。

2、对斜y型坡口对接裂纹试验的结果进行分析。

四、实验报告1.说明螺栓试验法和斜Y型槽对接裂纹试验法的特点和应用。

2.分析了焊接接头冷却速度和焊缝含氢量对冷裂纹的影响。

材料焊接性技术实验指导书一、实验目的1.培养学生掌握测试材料焊接性的能力和方法、培养学生分析问题和解决问题的能力。

2.培养和提高学生的实验操作技能。

3.通过撰写课内实验报告，培养学生综合、分析、整理实验结果及撰写论文的能力。

二、实验内容1.小铁研抗裂实验2.铝合金冷弧焊接性实验三、实验方法实验一小铁研抗裂实验（一）实验目的1.通过实验，使学生了解材料焊接性的实验方法，加深所学的理论知识，从而提高解决问题和分析问题的能力。

2.掌握小铁研抗裂实验的冷裂敏感性实验方法，加深所学的冷裂纹形成机理、影响因素等理论知识。

3.能够用宏观和微观金相实验手段研究材料的焊接性。

（二）试样制备1.将一定厚度的实验钢板气割下料，经过机械加工至没有气割热影响区且保证如图1-1所示尺寸，制成Y型和V型两种坡口，前者试验热影响区，后者试验焊缝。

2.划线：对好试件，按照图上尺寸将固定焊缝和试验焊缝以及所留的间隙用笔画好。

3.焊接：采用MIG填丝自动焊接方法及设备，从中间向两边焊，几层不限，焊满为止。

（三）实验步骤1. 调整焊接工艺参数，主要包括焊接电流、弧焊电压、焊接速度、焊丝直径等。

并先在废钢板上试焊，以便掌握焊速。

2. 焊接实验焊道，焊道长度80mm ，分别用不同的焊接工艺参数施焊。

图1-1 小铁研实验构架3. 试件焊后，在室温放置24小时后，检查裂纹情况。

（1）用肉眼或者放大镜或者低倍立体显微镜观察表面开裂情况。

%100%1001⨯∑=⨯==LL ini 试验焊缝长度表面裂纹长度之和表面裂纹率（2）将实验焊道等距离切成6片或者4片，然后将其所切取的磨片抛光后，用5%的硝酸酒精溶液浸蚀，并用放大镜观察裂纹情况，检查同方向的5个或者3个截面上裂纹的深度。

（四）实验要求1.实验前复习教材中关于材料焊接性、抗裂实验、实验方法等内容，同时认真阅读本指导书。

2.实验中要主要安全、爱护设备、仪器仪表、工具，实验时分工合作、认真负责、认真做好记录。

斜Y型坡口焊接裂纹实验实验指导书一、实验目的1、通过实验，使学生了解评价金属材料可焊性的常用实验方法。

2、认识冷裂纹产生的三个条件。

3、了解焊接冷裂纹断口的典型形貌。

二、实验设备及材料1、材料试板：Q235 6块焊条：E4303、E5015 Φ4.02、设备直流焊机1台砂轮切片机1台角向磨光机1台放大镜、秒表、手锤等各1个腐蚀液若干三、实验原理本实验方法产生的裂纹多出现于焊根尖角处的热影响区。

当焊缝金属的抗裂性不好时，裂纹可能扩展到焊缝金属，甚至贯穿焊缝表面。

裂纹可能在焊后立即出现，也可能在焊后数分钟乃至数小时才出现。

因此本实验方法主要适合于钢材焊接接头冷裂纹实验，也可做热裂纹实验，还可做母才和焊条组合的裂纹实验。

四、实验步骤（一）试件制备1、 将一定厚度的试样钢板按图1尺寸下料，并按图要求加工坡口。

2、 组对试件焊接拘束焊缝，组对好试件，按图上尺寸留好间隙，并用石笔划好分界线。

3、 焊满固定焊缝，均用E4303焊条，从中间向两边焊，几层不限，焊满为止。

但要注意要焊透，不能存在夹渣、未焊透以及角变形。

（二）焊接实验焊缝1、 调整焊接规范：E5015 Φ4.0焊条，电流170±10A ，电压24±1V ，焊速150±10mm/min ，并先在废钢板上试焊以便掌握焊速。

2、 焊接试验焊道，分别用烘干好的焊条，以规定焊速施焊一道。

3、 试件焊后，在室温放置48H 后，检查裂缝情况。

A —AB —B图1试件的形状和尺寸加工示意图（三）试验结果分析1、采用肉眼或其它适当方法来检查焊接接头的表面和断面是否有裂纹，并分别计算出表面裂纹率和断面裂纹率；2、裂纹的长度或高度按图2进行检测，裂纹长度为曲线按直线长度检测，裂纹重迭时不必分别计算；3、公式计算表面裂纹率CfLLf=∑⨯100%式中：Cf —表面裂纹率，%；∑Lf—表面裂纹长度之和，mm；L —试验焊缝长度，mm。

4、将试件采用适当的方法着色后拉断或弯断，然后按图b检测根部裂纹，并按下述公式计算出根部裂纹率CrLLr=∑⨯100%式中：Cr —根部裂纹率，%；∑Lr —根部裂纹长度之和，mm；L —试验焊缝长度，mm。

斜y型坡口焊接裂纹试验一、引言斜y型坡口焊接是一种常见的焊接方法，广泛应用于各个领域的结构连接。

然而，在实际应用中，由于焊接过程中的应力集中和热应力等因素的影响，往往会导致焊接接头产生裂纹，从而降低了焊接接头的强度和可靠性。

为了研究斜y型坡口焊接裂纹的产生机制和控制方法，进行了本次试验。

二、试验目的本次试验的目的是通过斜y型坡口焊接裂纹试验，研究焊接接头的破坏特点和裂纹的扩展规律，为提高焊接接头的质量和可靠性提供科学依据。

三、试验过程1. 材料准备：选取合适的焊接材料和焊接工艺参数，确保试验的可靠性和可重复性。

2. 制备试样：根据标准要求，制备带有斜y型坡口的试样。

3. 焊接工艺：根据焊接材料的要求，采用合适的焊接工艺进行焊接。

4. 试验加载：采用恒定载荷加载试样，记录载荷和试样的位移变化。

5. 试验记录：记录试验过程中的裂纹扩展情况，包括裂纹的长度、形态和扩展速度等。

6. 试验结束：当试样达到破坏条件或者完成试验要求时，结束试验。

四、结果分析根据试验结果，我们得到了以下结论：1. 斜y型坡口焊接接头在受力条件下容易产生裂纹，且裂纹往往从焊接接头的尖端开始扩展。

2. 裂纹扩展速度与斜y型坡口的尺寸和焊接工艺参数密切相关，增大焊接接头的角度和焊接电流可以减缓裂纹的扩展速度。

3. 焊接接头的质量和可靠性与焊接工艺参数和材料的选择密切相关，合理选择焊接工艺和材料可以有效控制裂纹的产生和扩展。

五、工程实际意义斜y型坡口焊接裂纹试验的研究对于提高焊接接头的质量和可靠性具有重要意义，特别是在航空航天、核工程等领域的结构连接中更为重要。

通过研究裂纹的产生机制和控制方法，可以指导焊接工程师在设计和制造焊接接头时注意裂纹的控制，提高焊接接头的质量和可靠性，避免事故的发生。

六、总结通过斜y型坡口焊接裂纹试验，我们深入研究了焊接接头的破坏特点和裂纹的扩展规律，得出了一些有益的结论。

这些结论对于提高焊接接头的质量和可靠性具有重要意义，并为工程实际提供了科学依据。

斜y型坡口焊接裂纹试验方法焊接，听起来就像是一个铁匠铺里叮叮当当的热闹场景，其实它是一门技术活，门道可是多得很。

而当我们提到“斜Y型坡口焊接裂纹试验方法”时，可能很多朋友都皱起了眉头，觉得这又是个高深莫测的术语。

其实，别紧张，我们就把它当成一场轻松愉快的聊天，把复杂的东西简单化，像泡茶一样，慢慢来，慢慢品。

1. 什么是斜Y型坡口？1.1 先说说“坡口”这个概念。

坡口就像是两块材料之间的接头，焊接的时候，它的形状可大有讲究。

想象一下，你在拼拼图，缺口对了，拼得就顺。

斜Y型坡口就是一种特殊的形状，像个Y字形，斜着的角度让焊接更稳当。

这么设计，不仅美观，而且能增强焊接的强度，真是一举两得。

1.2 说到裂纹，嘿，这可是焊接里的“老大难”问题。

就像是生活中的小摩擦，处理不好就会出大问题。

裂纹一旦出现，不仅影响外观，更严重的是可能危害到整个结构的安全性。

为了预防和查找这些裂纹，我们得进行一系列试验，就像是医生给病人做体检一样。

2. 裂纹试验的方法2.1 那么，裂纹试验到底是怎么个过程呢？首先，我们得准备好测试样品，就像厨师要备齐食材一样。

把斜Y型坡口焊接的样品制作好，接下来就是焊接啦！这个过程可不能马虎，焊接的温度、速度、角度都得掌握得当，简直是“千锤百炼”。

焊完后，让它冷却，千万不要急于求成，慢工出细活嘛。

2.2 然后，就到了检验的环节。

我们会使用一些无损检测的方法，比如超声波检测或射线检测。

这就像是给焊接的“身子”做个X光检查，看看里面有没有隐藏的裂纹。

遇到问题时，可别慌，得一针见血地找出症结所在，搞清楚是焊接时的温度不够，还是材料本身的缺陷。

真是个“细致活”，可不能掉以轻心。

3. 试验的意义3.1 那试验这些裂纹有什么用呢？简单说，这可是关乎安全的大事！试想一下，如果我们把不合格的焊接材料用在大桥、建筑上，后果可想而知。

为了让我们的生活更加安全，试验就是为这份安全把关。

俗话说，“预防胜于治疗”，提前做好这些检测，才能避免未来的麻烦。

斜Y型坡口实验一、实验内容1、实验理论方面通过斜Y型坡口裂纹实验，解决合金钢中不同的碳当量开裂倾向不同，合金钢中不同的含碳当量开裂倾向不同，钢结构中不同的拘束度、不同的钢板厚度裂纹倾向不同。

2、实验教学方面焊接斜Y型坡口试样，解剖实验焊缝，检查表面裂纹率、断面裂纹率、根部裂纹率，通过调整预热温度、采用不同的焊条减小裂纹率，提高对合金钢搞焊接性实验的意义。

二、实验目的及要求1、实验目的斜Y型坡口实验是检测被焊材料冷裂纹实验的方法，通过实验掌握斜Y型坡口实验的方法和步骤，对实验中出现的各种问题要正确的解决，懂得焊缝在应力集中、拘束状态下以及粗晶区脆化造成焊缝的开裂，掌握预热缓冷可防止冷裂纹。

2、要求要求同学在实验前了解实验板材的成分和力学性能。

焊接中会出现的问题，如何通过调整焊接工艺和工艺参数，解决出现的问题。

懂得坡口质量好与坏对实验结果的影响。

三、实验条件及要求（一）实验设备1、焊接设备和焊条烘干箱焊机牌号：BX—315；焊条烘干箱：ZYH—102、预热设备氧气体、减压阀、乙炔体、减压阀、H01—20焊炬一套、1000℃温度计等。

3、解剖设备无齿剧、线切割机、手工锯。

（二）焊接试板牌号、尺寸1、焊接试板牌号45钢或40Cr钢（也可根据实际情况确定）；2、尺寸200×75×20（mm），经过机械加工保证零件尺寸，按照图示开坡口。

板厚可根据实际情况确定。

（三）焊接材料数据及工艺参数焊条型号：E6303（根据试板钢号确定）；焊条直径：4 mm、焊接电流/I：170±10/ A、电弧电压/U：24±2/v、焊接速度/υ：150±10mm/min。

（四）要求试板坡口基本准确；焊条表面不得有脱落并经烘干使用；焊接中不得在试板上乱起弧；焊接要带防护面罩、穿绝缘鞋和隔热衣服；焊接试板的学生必须经过培训。

四、实验设计及实施的指导（一）焊前准备1、焊接前清理试件表面油污和铁锈。