焊接变形测量方法.pdf

第35卷第5期
Vol35 No5
2005年5月
Electric Welding Machine
May 2005
焊接变形测量方法
阮星谊,包晔峰,石忠贤
(上海交通大学焊按工程研究所,上海200030)
摘要:通过分析日前已有的各种变形的测量方法,得出了各种方法的特点和区别,为焊接变形测量
方法的选择提供了仪据
关键词:焊接变形;测量方法:特点与区別
中終糾分类号:TH7文献标识码:C文章编号:1001-2303(2005)05-0055-03
Measuring methods of welding deformation
RUAN Xing-yi, BAO Ye-feng, SHI Zhong-xian
(Welding Research Institute, Shanghaijiaotong University, Shanghai 200030, China)
Abstract: By analyzing the different methods for welding deformation, it depicts the distinguishability and traits, which offers the
selection for methods measuring deformation
Key words: welding deformation; measuring methods; distinguishability characteristi
使用,当然对于那些变化缓慢的焊件可以通过不停
在焊接过程中,焊缝金風的热胀冷缩都受到周的重复卸下装上应变计进行读数。在测量变形的同
金属的拘束而不能白由伸,导致T.件在焊后存
时测量测量点温度值,如图1b中用热电耦,这样就
在残余应力和残余变形。残余变形的存在不仅影响可以借助数值计算的方法,得出焊接构件的最终变
结构的人小精度利外观,而且有可能降低其承载能形量。图1给出了対焊缝纵向和横向测量的装图。
力和机械性能,因此控制和调整焊接变形是十分重
要。对焊接变形进行快速、确的测量,是评价控制
和调整焊接变形效果的必要手段,同时也可用」验
证焊接变形数值棋拟结果的合程度。?此,国内
外研究者都花费了人量的时间去设计各种方法对
婩接变形进行测量。焊接变形的测量方法大致可以
a釆用测坵底脚
b采用测量底咽和热也耦
分为动态测显和静测显两大类。前者需要在测量
变形的同时对温度加以测量,然后借功」数值计算
图1焊缝横向和纵向应变的测量
得到变形显;后者不需测显温度,可以百接得到变
1.2使用传感器和热也耦测量变形
形量,但是不能实现实时测显
该系统能够直接测量出高温区一点相对」构
件外参考点在焊接过稈中的横、纵向位移,得到该
1动态测量方法
点在焊接过程中的运动轨迹,同时用热电耦测出这
1.1使用应变计测量变形
点的温度,经数值计算后得出焊件结构的变形显
先在焊件上制定测量基线和测显点,将应变计的
系统装置如图2所示,A点为待测位移点,B
机械底脚屾定于测显点,在焊接时测显焊件升温时
点为热电偶埋点,C、D、E点为螺栓压紧点,焊件用
生的应变,读出应变计的数值即得焊接变形量。出螺栓压紧。为了同时测量4点的愤向与纵向位移,在
于在焊接的同时进行变形测显,要考虑焊件的温度
A点垂直于钢板处点焊螺丝,用专用卡具将?小方
上升,所以对应变计底脚必须加以冷却方可以进行
块固定于螺丝上,使其角度符合要求。安装传感器时,
收稿∏期:2004-11-26;修同门期:2005-03-07
将基准点选择在工作台上,定义坐标方间后,进行
作者简介:阮星谊(1979),男,浙江人,十,主要从事焊接
坐标转換,即可得该点横向和纵向位移变化曲线
变形测量和控制方山的研究工作
通过传感器測量得到A点x'、y'向位移,经坐
Electric Welding Machine 55
C1994-2007chinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
电焊机
研究与设计
位移传慼器探头
光十涉法的原理如图4所示。从光源S发出的
统
光线经过透镜L成为半行光人射到半面反射镜M
及
上.,光线经过M垂直射到平镜表A,在平镜A和
施
块規B构成的空气劈尖上下表面所引起的反射光
线将形成相干光,并产生干涉条纹。因此焊件变形前
后,在·定的距离范围N内十涉条纹的数量也相应
改变,如图5所示。如采用钠光灯作为光源,钠光波
长己知,这样就可以根抿相应公式计算得到试样的
长度变化量。此方法测暈精度枚高,但是能测变形量
枚小,难以满足实际应用中大变形的测量需要。
图2焊接过程位移测试验装示意图
标变換可得到焊接时A点横向x方向)和纵向(y方
向)的位移。转换坐标,可得到该点在焊接过程中的
运动轨迹,同时通过热电耦测出A点的温度变化曲
线,最终通过数值计算得到焊接变形
动态的焊接变形测量虽然能够实时地测出焊
图4光十涉原埋图
件的动态变形,对于焊接数值讣算有较好例验证效
果,可以充分檢验数俏计算中的所做做设的合理性。
但足需借助于数值讣算的方法才能得到最终的焊
接变形佶,其值误差较人,精度较低,不适应于焊接
暗纹
变形的质量评估。
图5劈尖涉图
静态测量方法
2.1.3光电变形测显法
焊接变形的許态测量,依据所能测暈的焊接变
图6显示出了光电变形测量法的光学系统图。
形种类,可以分为3类:测量的纵向和横向收缩变出图可知:只有足够光强的白炽光源照射试样上的
形;测量角变形和纵向挠山变形:能够测量所有焊标志,标志通过真空容器窗凵的半板披璃、光管上的
按变形种类的普适方法。
斜方梭镜、物镜系统到分光镜,反射成像在双象限
2.1测量焊件纵问和横收缩变形的方法
砫光电池上,透射成像什瞄准分划板上,通过目镜监
2.1.1通过固定点重复测測显焊接变形
测測。用两光管分别测暈试样上标志和下标志的位移
测量系统的示意图如图3所示,在测量点(可量,通过电路相减得到标志的变形量。仪器总量标
以多布几个)处打一个标点。在焊接前斤后,测測量标距
志通过物镜放大后成黑色影像落在硅光电池,引起
其数值的相应变化即为这个阶段焊接引起焊件变输出也压变化,再经也子线路放大,由数显表读出
形。为了提高测量精度,所做标点要越小越好;标距变形量。这种方法精度较高,能测量较大的变形量
的测定可用多种方法测定,其精度与所测标点精度2.2测量角变形和纵向挠曲变形的方法
相符。所以这种方法的精度受限于测量点的大小和2.2.1使用卷八和直角八进行测量
测量标距时产牛的误差。
2.1.2采用光涉法测定焊接变形?
试样
硅光电池
标志
斜方棱物镣系銃
准分划板
焊缝
分光镜
?いsP日
图3测量点分布
图6光电测量机构的光路图
56. Electric Welding Machine