平板焊接变形的测量与分析

平板焊接变形的测量与分析

一、实验目的

1 ．掌握平板收缩变形、挠曲变形及角变形的基本方法。

2 ．熟悉平板堆焊收缩变形、挠曲变形及角变形的产生原因和分布规律。

3 ．了解不同厚度、不同线能量对收缩变形、挠曲变形及角变形大小的影响。

二、焊接设备、实验条件及测量工具和仪器

(一）焊接方法及设备

焊接方法：手工电弧焊。

焊接设备：交流弧焊机及其辅助设施。

（二）实验条件

1 ．试件尺寸：2mm × 150mm ×300mm

6mm × 150mm × 300mm

2 ·试件材料：Q235A

3 ．焊接规范

见下表

板厚焊接电流

2mm 90A 110A

6mm 170A 190A

4 ．测点分布如下图1 2 所示

图1 2mm 板测点分布

图2 6mm 板测点分布

6mm 板：横向收缩、角变形以及挠曲变形均测。

2mm 板：只测角变形及挠曲变形。

（三）测量工具与仪器

测量仪器包括：1 ，引伸仪； 2 ．游标卡尺； 3 ．钢板尺。

三、测量方法

1、横向收缩变形的测量

横向收缩变形采用引伸仪来测量。引伸仪结构见图 3 。

图3 引伸仪结构示意图

其中：1 ．百分表；2 ．铰链；3 ．活动支腿；4 ．固定支腿；5 ．弹簧。对应图2 中 A 、B 、C 、F 、G 、H 六条横线，把引伸仪的活动支腿 3 放在竖线L 上的洋冲孔内，拉动引伸仪，是活动支腿 4 放在竖线P 上对应的孔内，从百分表中读出焊前孔间距的原始数值BO ，焊后测出间距数值Bl 。分别填入附表内，其差值即为焊接所引起的横向收缩变形值。赶泣塑哩鳗互曳丝下表面差值的平均值即为该位置的横向收缩变形值。

2 、挠曲变形的测量

挠曲变形的测量采用带支腿的钢板尺和游标卡尺来测量。

图4 挠曲变形测量示意图

如图4 所示，1 为带支腿的钢板尺，2 为试件。使用游标卡尺分别测出焊前、焊后的高度h ，分别记为hl 、h2 填入附表内，其差值即为焊接所引起的挠曲变形。对Zmm 板需测量图 1 中J 、K 、L 、M 、N 、P 、Q 、R 八条竖线上的挠曲变形。对6mm 板需测量图 2 中J 、L 、M 、N 、P 、

R 六条竖线上的挠曲变形。

3 、角变形的测量与计算

角变形的测量同样采用带支腿的钢板尺和游标卡尺来测量，但需进行计算。

图5 角变形的测量示意图

如图5 所示，可以分别计算出。l 、。2 。在hl 、LI 和h3 、LZ 为定值时，只要测出hZ 、h4 的值，就可以计算出Ql 、QZ ，也即可算出角度来。由于所用试件焊前不是绝对平整，焊前焊后均应测量，其差值即为焊接所引起的角变形。对Zmm 板要测量图 1 中 A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 、H 八条线上的角变形。对6mm 板要测量图2 中 A 、B 、C 、F 、G 、H 六条线上的角变形。

四、实验步骤及内容

1 ．了解测量收缩变形、挠曲变形及角变形的工具和方法。

2 ．对试件初始状态所有数据进行测量。

3．对2mm 、6mm 板按表1 中的两种规范各焊一块。

4 ．测量试件焊后的所有数据。

5 ．对测量结果进行分析。

五、实验报告要求

1 ．按附表内容把测量数据或计算结果填入表内。

2 ．绘制出横向收缩变形沿板纵向的分布曲线，比较不同线能量时，横向收缩变形有何不同并分析其原因。

3 ．绘制出挠曲变形沿板横向的分布曲线，分析其原因，影响因素，并提出控制挠曲变形的技术措施。

4 ．绘制出角形沿板纵向的分布曲线，比较不同线能量时，角变形有何不同并分析其原因。

5 ．分析2mm 、

6 mm板角变形的特点，比较二者有何不同并分析其原因。

实验二焊接变形的矫正

一、实验目的

1 ．了解和掌握焊接变形矫正方法的原理、特点和应用范围。

2 ．熟悉和掌握手工锤击、机械碾压的具体操作技术和矫形工艺。

二、矫形方法简介

1 ．手工锤击法

手工锤击是采用手锤，锤击焊缝及其附近金属，使其产生一定的延展，以抵消焊接所产生的压缩塑性变形，从而达到矫形的目的。这种方法无需大型设备，工具简单、操作灵活，广泛应用于薄板结构焊接变形的矫正。但这种方法有劳动强度大、工作效率低、环境噪音大、工件表面质量差等缺点。

2 ．机械碾压法

机械碾压法是利用圆盘形碾压轮来碾压焊缝及其附近金属，使其延展来抵消焊接所引起的收缩，达到矫形目的。

应用这种矫形方法可以大大减轻劳动强度，具有环境无噪音，工件表面质量好，矫形精度高等优点。但这种方法需有专用设备，只能用于具有规则焊缝的焊接结构矫形。

三、实验设备、仪器和工具

1 · NJ 一10 型碾压矫形机。

2 ．钢板尺、游标卡尺。

3 ．手锤。

四、实验用试件

实验一所用的两块2mm 钢板。

五、实验内容及步骤

1 ．用手工锤击的方法将2mm 厚钢板的挠曲变形矫正到小于1 . 5mm "

2 ．用手工锤击的方法将2mm 厚钢板的角变形矫正到小于2 ”。

3 ．用机械碾压的方法将2mm 厚钢板的挠曲变形矫正到小于0 . 5mmo

六、实验报告要求

1 ．简述手工锤击、机械碾压法矫正焊接变形的工作原理，优缺点及适用范围。

2 ．分析碾压矫形后，接头区的残余应力分布会有何变化？对焊接结构的承载能力有何影响？