[发明专利]一种焊接热裂纹敏感性测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种焊接热裂纹敏感性测试装置及方法，包括机架，在机架上设有试件固定结构、焊枪运动机构、旋转加载机构和测控系统，试件固定结构，用于固定试件一端，使得试件另一端悬空；所述的焊枪运动机构，用于驱动焊枪对试件从起弧点开始焊接；所述的旋转加载机构包括一个加载压头和驱动装置，所述的加载压头在电弧运动至温度测量点时，对处于焊接状态的试件施加应变载荷，且加载压头加载过程中始终垂直于试件悬空端的表面；所述的测控系统控制焊枪运动机构、旋转加载机构。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种焊接热裂纹敏感性测试装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

焊接热裂纹是焊接过程中常见的问题，例如铝合金结构件焊接制造过程中，焊接热裂纹是普遍存在的问题，位于焊缝区或近焊缝区特定位置晶界间的低熔点共晶相在热循环的作用下发生熔化(晶界液化)，如果结构件受到较大的拘束，焊缝金属凝固收缩产生的焊接应力超过材料本身的塑性变形能力时，就会在晶界液化处形成裂纹。特别是在中厚板铝合金材料电弧焊接(如MIG焊)过程中，多道填充使近焊缝区经历多次焊接热循环、板厚增加使结构件具有较高的拘束度，焊接热裂纹问题尤为突出。而不同厂家生产的同种牌号铝合金型材的合金元素含量及分布状态存在差异，并且供货状态(晶粒尺寸、组织状态、强化相分布形态)也有所不同，使得铝合金材料具有不同的焊接热裂纹敏感性。因此，快速、准确、高效地对不同厂家铝合金材料的焊接热裂纹敏感性进行测试，提高铝合金材料的供货质量，对铝合金的焊接生产具有重要意义。

当前焊接热裂纹敏感性试验方法按照拘束产生方式可分为自身拘束和外加拘束两类。鱼骨状裂纹试验法采用鱼骨状试件进行堆焊试验，在自身拘束的作用下产生热裂纹，焊后测量焊缝区或热影响区的裂纹长度来评价裂纹敏感性。但该方法产生的拘束强度不能进行定量描述，并且产生的拘束强度不够大，试验时可能不足以在焊缝区或近焊缝区产生热裂纹。公开号为CN104400244，公开日2015年3月11日，名称为“薄壁钛合金旋压件激光焊接热裂纹敏感性测试方法”的中国专利提出一种基于自拘束的圆弧形薄壁钛合金焊接热裂纹敏感性测试方法。该方法以小宽度端具有矩形缺口的薄壁梯形试样为测试样件，通过样件大宽度端的固定孔将其固定于表面与圆弧面相适应、中间开有矩形凹槽的夹具上，从而产生外加拘束。采用激光焊接的方法沿着中轴线从小宽度段到大宽度进行焊接，并在焊后测量焊缝或热影响区的热裂纹长度，从而对材料的热裂纹的敏感性进行评价。但该技术测试过程中不能对拘束强度进行定量描述；并且是对薄壁圆弧形钛合金激光焊裂纹敏感性测试，不适用于铝合金平板试样长直焊缝形式裂纹敏感性测试。

可调拘束裂纹试验法是对承受外加拘束的试件进行焊接试验，使试件在外加拘束的作用下产生热裂纹，焊后测量焊缝区或热影响区的裂纹长度来评价裂纹敏感性。现有技术中，公开号为CN101576459，公开日2009年11月11日，名称为“铝合金材料焊接热裂纹倾向性试验装置”的中国专利是基于可调拘束裂纹试验法提出一种操作简便、灵敏度高的铝合金热裂纹倾向性试验装置。该方法以圆盘状平板铝合金试件为试验样件，采用钨极氩弧点焊的方法对试样进行熔透式焊接加热。在点焊结束时刻，位于熔池正下方的顶头对圆周拘束的样件施加上顶力，使熔池凝固过程受到拉应力作用，从而使焊缝中产生裂纹。通过测量焊缝中裂纹的长度可以评价材料的热裂纹倾向性。但该技术的不足之处在于：(1)焊接形式为点焊，不能应用于连续长焊缝形式；(2)不能评定材料产生热裂纹的脆性温度区间(BTR)。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种焊接热裂纹敏感性测试装置，该装置能够测定材料产生裂纹的临界应变量及脆性温度区间(BTR)等裂纹倾向性指标；进一步的，基于焊接热裂纹敏感性测试装置，本发明的第二发明目的是提供一种焊接热裂纹敏感性测试方法。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：