上海工程技术大学 材料焊接-实验指导书

材料焊接性技术实验指导书

一、实验目的

1.培养学生掌握测试材料焊接性的能力和方法、培养学生分析问题和解决问题

的能力。

2.培养和提高学生的实验操作技能。

3.通过撰写课内实验报告，培养学生综合、分析、整理实验结果及撰写论文的

能力。

二、实验内容

1.合金结构钢焊缝裂纹分析

2.铝合金焊缝气孔及其形成因素分析实验

三、实验方法

实验一合金结构钢焊缝裂纹分析

（一）实验目的

1.通过实验，使学生了解材料焊接性的实验方法，加深所学的理论知识，从而

提高解决问题和分析问题的能力。

2.掌握合金结构钢抗裂实验的冷裂敏感性实验方法，加深所学的冷裂纹形成机

理、影响因素等理论知识。

3.能够用宏观和微观金相实验手段研究材料的焊接性。

（二）试样制备

1.将一定厚度的实验钢板气割下料，经过机械加工至没有气割热影响区且保证

如图1-1所示尺寸，制成Y型和V型两种坡口，前者试验热影响区，后者试验焊缝。

2. 划线：对好试件，按照图上尺寸将固定焊缝和试验焊缝以及所留的间隙用笔画好。

3. 焊接：采用MIG 填丝自动焊接方法及设备，从中间向两边焊，几层不限，焊满为止。 （三）实验步骤

1. 调整焊接工艺参数，主要包括焊接电流、弧焊电压、焊接速度、焊丝直径等。并先在废钢板上试焊，以便掌握焊速。

2. 焊接实验焊道，焊道长度80mm ，分别用不同的焊接工艺参数施焊。

图1-1合金结构钢焊缝裂纹分析

3. 试件焊后，在室温放置24小时后，检查裂纹情况。

（1）用肉眼或者放大镜或者低倍立体显微镜观察表面开裂情况。

%

100%1001⨯∑=

⨯=

=L

L i

n

i 试验焊缝长度

表面裂纹长度之和表面裂纹率

（2）将实验焊道等距离切成6片或者4片，然后将其所切取的磨片抛光后，用

5%的硝酸酒精溶液浸蚀，并用放大镜观察裂纹情况，检查同方向的5个或者3个截面上裂纹的深度。

（四）实验要求

1.实验前复习教材中关于材料焊接性、抗裂实验、实验方法等内容，同时认真

阅读本指导书。

2.实验中要主要安全、爱护设备、仪器仪表、工具，实验时分工合作、认真负

责、认真做好记录。

3.试验后要整理好设备、关闭电源、水、气，并做好卫生工作。

4.每个学生撰写一份实验报告。

（五）实验安排

1.本实验分三步进行：第一步按照要求焊好实验焊缝（约2小时）

第二步抛切、检查裂纹（约1小时）

第三步撰写总结报告

2.对应试样中编号每班级分为三组（每8人一组），一次一组进行实验。

（六）实验所需材料、设备和工具

1.实验材料：试板：若干，保证焊好的一对试板。

焊丝：不锈钢焊丝Ф1.2、Ф0.8若干。

2.实验设备：MIG焊机1台，氩气瓶1个，电流表、电压表、放大镜各2个，

砂纸、腐蚀液若干，秒表2块，手锤2把。

（七）实验报告撰写要求及模式

1.要求：（1）应写明实验目的、实验步骤、实验结果。

（2）应对实验结果进行理论分析。

2.实验报告典型模式

一、实验目的及要求

二、实验步骤及实验结果：表1-1，焊缝正面、背面焊道宏观照片（带标尺）

三、裂纹率计算：表1-2

四、实验结果分析及讨论

五、思考题（自拟）

（1）焊接工艺参数记录表格

如下所示：

表1-1 合金结构钢裂纹实验焊接工艺参数

试样编号

焊接电流

I (A) 弧焊电压

U (V)

保护气体流量

Q (L/min)

保护气压

P (MPa)

焊接速度

v (mm/min)

焊丝直径

d(mm)

1

2

3

4

（2）裂纹率计算表格

表1-2 裂纹记录及裂纹率计算（包括表面裂纹和深度方向裂纹）

试样编号

裂纹1长度

L1(mm) 裂纹2长度

L2(mm)

裂纹3长度

L3(mm)

裂纹n长度

Ln(mm)

裂纹总长度

L (mm)

裂纹率

1

2

3

4

实验二铝合金焊缝气孔及其形成因素分析实验

（一）实验目的

1.通过实验，使学生了解材料焊接性分析的实验方法，强化理论知识，提高解

决问题和分析问题的能力。

2.掌握铝合金焊接性中气孔行为分析的实验方法及评定手段。

3.能够用宏观和微观金相实验手段研究材料的焊接性。

（二）试样制备

1.将一定厚度的实验铝合金制备成一定尺寸的被焊材料待用，经过喷砂消除表

面氧化膜。

2.烘干焊丝、检查保护气体，标记被焊焊缝。

3.焊接：采用冷弧填丝自动焊接方法及设备，从头到尾焊完为止。

（三）实验步骤

1. 调整冷弧焊接工艺参数，主要包括焊接电流、弧焊电压、焊接速度、焊丝直径等。首先在铝合金板上试焊，以便摸清较好的焊接工艺参数范围。

2. 焊接，调节焊接工艺参数，并进行优化。

3. 试件焊后，在室温放置若干小时后，检查气孔情况。 （1）观察焊缝表面的宏观气孔形成情况

（2）切开焊缝，沿着横截面或者焊缝纵向剖切，用肉眼或者放大镜或者低倍立体显微镜观察气孔生成情况。

1100%100%

n

i i

L L

=∑=

⨯=

⨯单位面积气孔数量之和

气孔率总面积

（2）将实验焊道等距离切成6片或者4片，然后将其所切取的磨片抛光后，用5%的硝酸酒精溶液浸蚀，并用放大镜观察气孔情况，检查同方向的5个或者3个截面上气孔的形成面积。 （四）实验要求

1. 实验前复习教材中关于铝合金材料焊接性、铝合金气孔形成机理及水的来源、气孔检验方法等内容，同时认真阅读本指导书。

2. 实验中要主要安全、爱护设备、仪器仪表、工具，实验时分工合作、认真负责、认真做好记录。

3. 试验后要整理好设备、关闭电源、水、气，并做好卫生工作。

4. 每个学生撰写一份实验报告。 （五）实验安排

1. 本实验分三步进行：第一步按照要求焊好实验焊缝（约2小时） 第二步抛切、检查气孔（约1小时） 第三步撰写总结报告

2. 对应试样中编号每班级分为三组，一次一组进行实验。 （六）实验所需材料、设备和工具

1. 实验材料：试板：若干，保证焊好的一对试板。 焊丝：铝合金焊丝Ф1.2、Ф0.8若干。

2. 实验设备：冷弧焊机1台，氩气瓶1个，电流表、电压表、放大镜各2个，砂纸、腐蚀液若干，秒表2块，手锤2把。