[发明专利]一种基于温度梯度对焊接残余应力预测的方法及控制设备

权利要求书

1.一种基于温度梯度对焊接残余应力预测的方法及控制设备，其特征是：改变同种金属焊接前预热温度及焊后的冷却速度，用应变片检测焊接时的应力走向对比焊接试件温度梯度对焊接应力的的影响关系，从而控制焊接试件温度梯度来预测金属材料在焊接后的内部应力分布及状态，减少材料焊接后的残余应力，优化焊接后的力学性能，。具体包括以下步骤：

（1）将试件加工至尺寸要求，测量面用砂纸打磨干净表面露出金属光泽；

（2）在试件测量焊接残余应力上画线确定应变花的粘贴位置；

（3）将试件置于机座上，调整试件对接间隙，拉动偏心夹紧模块，使压块将两焊接试件压紧在机座上，使焊接试件无法产生位移，将试件两头预焊接五毫米，使试件固定；松开偏心夹紧模块，解除偏心夹紧模块对试件的约束；

（4）将八片应力片粘贴在两块试件划线所确定的粘贴位置上，每块试件都贴有四片应变花，且每片应变片与焊接试件的坡口边界距离相等；

（5）将应变仪调零位，开始焊接试件，将焊接过程中通过应变片得出的焊接应力-应变曲线及热电偶测出的温度曲线记录下来作为基础数据；

（6）分别在四处贴应变片位置距离五毫米处钻直径为5MM的通孔，记录测出的残余应力数据作为焊接残余应力的基础数据；

（7）重复步骤（1）-（4），利用硅碳棒加热模块将焊接试件加热至100℃重复步骤（5）-（6），上述步骤重复试件的加热温度分别为100℃、200℃、300℃、400℃、500℃；

（8）分别对比常温焊接时焊接过程中应力-应变曲线与焊接残余应力数据与不同温度焊接试件下焊接过程中应力-应变曲线与焊接残余应力数据。根据温度梯度预测该焊接材料的焊接结构的焊接残余应力；

(9)根据上述分析通过对温度梯度预测即可对相同材料焊接结构的焊接残余应力的预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于温度梯度对焊接残余应力预测的方法及控制设备，其特征在于：所述的温度控制模块连接着焊接预热模块，由电偶直接控制硅碳棒的加热温度，使试件内外温度偏差不超过5℃，方便观察预热温度对焊接残余应力的直观影响。

3.根据权利要求1所述的一种基于温度梯度对焊接残余应力预测的方法及控制设备，其特征在于：所述的温度控制模块由硅碳棒、固定板、导杆、弹簧组成，硅碳棒安装在固定板上，固定板在弹簧的作用下沿导杆的方向自动贴合试件，方便加热试件，提高了预热效率。

4.根据权利要求1所述的一种基于温度梯度对焊接残余应力预测的方法及控制设备，其特征在于：所述的利用该设备检测焊接时的应力走向，并通过利用该设备改变焊接前的预热温度和焊后的冷却速度控制其试件的温度梯度进行对比，焊接温度梯度与焊接应力的关系预测试样的焊接应力的方法。