[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

摘要

本发明公开了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及焊后的试件温度，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，优化构件力学性能，本发明主要由硅碳棒、固定板、导杆、弹簧和应变片组成。本发明的特点是：（1）结构紧凑，适用于研究不同材料的焊接内应力；（2）原理上将焊接残余应力的产生原因由多元化转化为一元化，方便了对焊接残余应力的预测；（3）通过测出的焊接应力与该试样的焊接温度梯度进行对比，预测出焊接温度梯度与应力分布及大小的关系。

主权项

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。