平板焊接变形的测量与分析

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。

焊接变形测量方法1.直尺测量法直尺测量法是一种简单直观的测量方法，它通过选取焊接件上的几个关键点，使用直尺等测量工具，测量这些点在焊前和焊后的位置变化，并计算变形量。

这种方法适用于接头尺寸较小的焊接件，能准确测量到焊接变形的大小和方向，但不能确定整体位移和扭曲等较为复杂的变形情况。

2.光栅测量法光栅测量法是一种非接触式的测量方法，它使用光栅传感器对焊接件进行测量。

测量时，将光栅传感器固定在参考平面上，然后通过采集光栅传感器上的位移数据来获取焊接变形信息。

这种方法无需接触焊接件，对焊接件的变形不产生任何干扰。

同时，光栅测量法还能实时监测焊接过程中的变形情况，为焊接参数的调整提供有力依据。

3.全息干涉法全息干涉法利用激光全息技术进行测量，它通过记录焊接件前后的光干涉图像，来获取焊接变形的信息。

测量时，将参考平面和焊接件放置在同一平面上，然后使用激光记录焊前和焊后的全息图像，通过计算两幅全息图像的差异来获取焊接变形。

这种方法适用于各种焊接材料和工艺，对于较大的焊接变形有较好的可测量性。

4.三角测量法三角测量法是通过三角关系来测量焊接变形的方法。

测量时，首先在焊前确定一个基准平面并选取几个点，然后在焊后测量这些点的位置，并计算其与基准平面之间的夹角和距离。

通过对比两套数据，可以获得焊接变形的大小和方向。

这种方法简单易行，适用于焊接件尺寸较小且结构简单的情况。

综上所述，焊接变形测量方法有直尺测量法、光栅测量法、全息干涉法和三角测量法等。

每种方法都有其适用范围和特点，可以根据具体情况选择合适的方法进行测量。

在进行焊接变形测量时，还应注意测量精度的控制和测量结果的分析，以便更好地评估焊接质量和改进焊接工艺。

焊缝角变形测量焊缝角变形是指焊接过程中，由于热应力或冷却过程中的收缩等原因导致焊缝的角度发生变化。

焊缝角变形是焊接过程中常见的问题，对于焊接质量和工件的使用寿命有着重要的影响。

因此，对焊缝角变形进行测量和控制是焊接工艺中的重要环节。

焊缝角变形的测量可以采用多种方法。

其中，常用的方法包括光学测量、机械测量和电子测量等。

光学测量是通过使用显微镜或光学投影仪等设备，观察焊缝表面的形变程度来进行测量。

机械测量是通过使用测微计或游标卡尺等工具，直接测量焊缝角度的变化。

电子测量则是利用电子测量仪器，如激光测距仪或压力传感器等，对焊缝角变形进行精确测量。

在进行焊缝角变形测量时，需要注意以下几点。

首先，要选择合适的测量方法和仪器，以确保测量结果的准确性和可靠性。

其次，要在焊接过程中进行实时监测，及时发现和纠正焊缝角变形的问题。

此外，还要注意测量时的环境条件，如温度和湿度等因素，以避免对测量结果的影响。

焊缝角变形的测量结果可以用于评估焊接质量和确定焊接工艺参数的合理性。

通过对测量结果的分析，可以了解焊缝角变形的原因和程度，并采取相应的措施进行修正。

例如，在焊接过程中可以采用预热和控制冷却速度等方法，以减少焊缝的角度变形。

此外，还可以通过优化焊接工艺参数，如焊接电流、焊接速度和焊接压力等，来控制焊缝角变形的发生。

除了测量和控制焊缝角变形，还可以通过设计合理的焊接结构和采用适当的焊接工艺，来降低焊缝角变形的发生。

例如，可以采用多道焊接或交替焊接的方法，以减少焊接热量的集中，从而减少焊缝角度的变化。

此外，还可以采用预应力或焊后热处理等方法，以增加焊接结构的稳定性和抗变形能力。

焊缝角变形是焊接过程中常见的问题，对焊接质量和工件的使用寿命有着重要的影响。

因此，对焊缝角变形进行测量和控制是焊接工艺中的重要环节。

通过选择合适的测量方法和仪器，实时监测焊缝角变形，并采取相应的措施进行修正，可以提高焊接质量，延长工件的使用寿命。

同时，通过设计合理的焊接结构和采用适当的焊接工艺，也可以降低焊缝角变形的发生。

實驗一平板焊接變形的測量與分析一、實驗目的1 〃掌握平板收縮變形、撓曲變形及角變形的基本方法。

2 〃熟悉平板堆焊收縮變形、撓曲變形及角變形的產生原因和分佈規律。

3 〃瞭解不同厚度、不同線能量對收縮變形、撓曲變形及角變形大小的影響。

二、焊接設備、實驗條件及測量工具和儀器(一）焊接方法及設備焊接方法：手工電弧焊。

焊接設備：交流弧焊機及其輔助設施。

（二）實驗條件1 〃試件尺寸：2mm × 150mm ×300mm6mm × 150mm × 300mm2 ·試件材料：Q235A3 〃焊接規範見下表板厚焊接電流2mm 90A 110A6mm 170A 190A4 〃測點分佈如下圖1 2 所示圖1 2mm 板測點分佈圖2 6mm 板測點分佈6mm 板：橫向收縮、角變形以及撓曲變形均測。

2mm 板：只測角變形及撓曲變形。

（三）測量工具與儀器測量儀器包括：1 ，引伸儀；2 〃遊標卡尺； 3 〃鋼板尺。

三、測量方法1、橫向收縮變形的測量橫向收縮變形採用引伸儀來測量。

引伸儀結構見圖3 。

圖3 引伸儀結構示意圖其中：1 〃百分表； 2 〃鉸鏈；3 〃活動支腿；4 〃固定支腿； 5 〃彈簧。

對應圖2 中A 、B 、C 、F 、G 、H 六條橫線，把引伸儀的活動支腿 3 放在豎線L 上的洋沖孔內，拉動引伸儀，是活動支腿 4 放在豎線P 上對應的孔內，從百分表中讀出焊前孔間距的原始數值BO ，焊後測出間距數值Bl 。

分別填入附表內，其差值即為焊接所引起的橫向收縮變形值。

趕泣塑哩鰻互曳絲下表面差值的平均值即為該位置的橫向收縮變形值。

2 、撓曲變形的測量撓曲變形的測量採用帶支腿的鋼板尺和遊標卡尺來測量。

圖4 撓曲變形測量示意圖如圖4 所示，1 為帶支腿的鋼板尺，2 為試件。

使用遊標卡尺分別測出焊前、焊後的高度h ，分別記為hl 、h2 填入附表內，其差值即為焊接所引起的撓曲變形。

平板正对接焊接变形分析研究摘要：在实际生产中，焊接变形造成焊件和结构焊接后在形状和尺寸的改变，也会给结构的组装及焊接造成困难，焊接变形较大时，可能产生裂纹和降低焊后机械加工的精度.。

所以防止焊接变形是焊接生产的一个非常重要的方面.。

实践证明，构件焊接后总会不可避免地产生焊接变形.。

本论文通过对平板（10mm）平对接变形控制的讨论，了解以及掌握一定的防止焊接变形的方法.。

关键词：平板对接；焊接变形引言在焊接过程中有多种因素共同影响着变形的变化，如焊接方法、接头形式、坡口形式、坡口角度、焊件的装配间隙、对口质量、焊接速度、焊件的自重都会对焊接变形造成影响，特别是装配和焊接顺序对焊接变形有较大的影响.。

1 平板对接焊接变形焊接变形在焊接结构中的分布是很复杂的.。

按焊接变形对整个焊接结构的影响程度可将焊接变形分为局部变形和整体变形；按变形的外观形态分为五种基本变形形式：收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形.。

10mm对接在焊接过程中容易产生的焊接变形主要是收缩变形和角变形.。

（1）收缩变形.。

焊件尺寸比焊前缩短的现象称为收缩变形.。

它分为纵向收缩变形和横向收缩变形.。

1)纵向收缩变形，纵向收缩变形即沿焊缝轴线方向尺寸的缩短.。

产生原因：加热时，如果板条的高温区与低温区是可分离的，高温区将伸长，低温区不变，但实际板条时一个整体，所以板条将整体伸长，此时高温区内产生较大的压缩塑性变形和压缩弹性变形，冷却时，由于压缩塑性变形不可恢复，所以，如果高温区与低温区是可分离的，高温区应缩短，低温区应恢复原长，但实际上板条是一个整体，所以板条将整体缩短，要比焊接前缩短，这就是板条的残余变形.。

也就是焊缝及其附近区域在焊缝高温的作用下产生纵向的压缩塑性变形，焊后这个区域要收缩，便引起了焊件的纵向收缩变.。

影响纵向收缩变形量的因素：变形量取决于焊缝长度、焊件的截面积、材料的弹性模量、压缩塑性变形区的面积以及压缩塑性变形率等.。

第三章连接成形常见的连接成形工艺：焊接、胶接和机械联接等。

焊接：通常是指金属的焊接。

是通过加热或加压，或两者同时并用，使两个分离的物体产生原子间结合力而连接成一体的成形方法。

分类：根据焊接过程中加热程度和工艺特点的不同，焊接方法可以分为三大类。

(1)熔焊将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。

常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。

(2)压焊在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。

常见的压焊有电阻焊、摩擦焊、冷压焊、扩散焊、爆炸焊等。

(3)钎焊采用熔点低于被焊金属的钎料（填充金属）熔化之后，填充接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。

钎焊过程中被焊工件不熔化，且一般没有塑性变形。

焊接生产的特点：(1)节省金属材料，结构重量轻。

(2)以小拼大、化大为小，制造重型、复杂的机器零部件，简化铸造、锻造及切削加工工艺，获得最佳技术经济效果。

(3)焊接接头具有良好的力学性能和密封性。

(4)能够制造双金属结构，使材料的性能得到充分利用。

应用：焊接技术在机器制造、造船工业、建筑工程、电力设备生产、航空及航天工业等应用十分广泛。

不足：焊接技术也还存在一些不足之处，如焊接结构不可拆卸，给维修带来不便；焊接结构中会存在焊接应力和变形；焊接接头的组织性能往往不均匀，并会产生焊接缺陷等。

胶接技术：使用胶粘剂来连接各种材料。

与其它连接方法相比，胶接不受材料类型的限制，能够实现各种材料之间的连接（例如各种金属、各种非金属和金属与非金属之间的连接），而且具有工艺简单，应力分布均匀，密封性好，防腐节能，应力和变形小等特点，已被广泛用于现代化生产的各个领域。

胶接的主要缺点是固化时间长，胶粘剂易老化，耐热性差等。

机械联接：有螺纹联接、销钉联接、键联接和铆钉联接，其中铆钉联接为不可拆连接，其余均为可拆连接。

机械联接的主要特点是所采用的连接件一般为标准件，具有良好的互换性，选用方便，工作可靠，易于检修，其不足之处是增加了机械加工工序，结构重量大，密封性差，影响外观，且成本较高。

焊接残余变形的测量与分析实验一、实验目的1. 学习测量焊接变形的方法，掌握其基本操作技能；2. 加深理解沿板条纵向边缘堆焊时，焊接纵向弯曲变形的动态过程，并深入了解焊接过程中瞬时弯曲挠度的变化规律。

二、实验设备及实验材料1. 直流（或交流）电焊机1台2. 板条夹持装置（自制）1套3. 电流表（0-250A）1只4. 电压表（0-75V）1只5. 百分表1块6. 低碳钢板400 mm×60 mm×100 mm 1块7. 电焊条J422 Φ4 mm 若干8. 秒表1块三、实验原理将板条一端刚性固定，并沿上侧边缘堆焊纵向焊道，则在加热及冷却过程中，板条将产生纵向弯曲，并且弯曲挠度的大小和符号又将不断发生变化。

四、实验方法及步骤1. 取一块低碳钢板，安装于夹具中，并保持刚性固定，以免影响实验结果；2. 将百分表置于钢板自由端，并与钢板下边缘紧密接触；3. 布置并连接好实验设备和实验装置；4. 将J422型电焊条装夹在手工焊钳口中，接入电流表，电压表，而后接通焊接电源。

5. 在钢板的上边缘侧边进行纵向敷焊，焊接方向为自板条的固定端开始焊向自由端，焊接电弧引燃后随即启动秒表计时，要求在60s内焊完。

每隔10s记录一次百分表读数。

6. 焊接完毕后，继续记录时间与百分读数，直至钢板变冷，百分表指针不再摆动。

五、实验结果的整理与分析1. 焊接电流I和焊接电压U皆取焊接过程中仪表指针的稳定指示幅值，焊接速度V为焊道长度与焊接时间之比值；2. 根据百分表读数，得出板条自由端弯曲变形挠度f与时间t的关系曲线的纵坐标f值（mm）；3. 分析焊接规范及板条宽度不变的条件下，总结出板条自由端挠度与时间的关系曲线（f－t曲线）的规律性。

六、思考题1. 沿板边缘纵向敷焊过程中，板条自由端的纵向弯曲挠度为什么有符号的改变？2. 实验结果的规律性是否明显？有何异常现象？出现异常现象的原因是什么？七、实验报告要求1. 实验目的2. 实验装置与实验材料3. 实验步骤，实验数据4. 数据处理及结果分析（1）绘出f－t关系曲线（2）写出实验体会与建议。