缝，以使第一位移传感器能够采集因为焊缝焊接造成的两块试样的形变;第二位移传感器通过第二位移传感器支架分别与两块试样相连，且第二位移传感器支架横跨两个试样和焊缝，以使第二位移传感器能够采集因为焊缝焊接造成的两块试样的形变；
[0025]载荷传感器，第一位移传感器和第二位移传感器分别与数据采集卡相连，数据采集卡与控制器相连，控制器与油缸相连，以控制油缸输出轴的动作。
[0026]在上述技术方案中，控制器为计算机。
[0027]在上述技术方案中，油缸设置在第一支撑板的外侧。
[0028]在上述技术方案中，采用伺服油栗与油缸相连，伺服油栗打出的高压油经过精滤油器进入油缸的配流座，进入配流座的油一方面经伺服阀用于对系统施加试验力(由输出轴带动滑块运动)；另一方面进入到储能器，用以减少系统油压的波动;伺服油栗的控制系统是全数字式控制器，该控制器采用PIDS控制模式。
[0029]本发明的装置在刚性拘束冷裂试验中的应用，利用该试验装置进行试验时，位移传感器选择长春浩园试验机有限公司生产，控制精度为0.005mm，将两块试样分别固定在移动夹具和固定夹具上，同时选取不同的拘束距离;在选定的一个拘束距离进行试验时，由于焊缝处的焊接会产生拉伸或者压缩，两个位移传感器会分别采集信号通过数据采集卡，传递给控制器，控制器会判断两块试样是否因为焊接产生位移，如果两块试样相互接近，则控制器发出信号，以使油缸输出轴带动滑块和移动夹具向远离固定夹具的方向移动，以使位移传感器采集形变信号为零，同时载荷传感器采集测试过程的载荷数据，通过数据采集卡传递给控制器;反之两块试样相互远离，则油缸输出轴带动滑块和移动夹具向靠近固定夹具的方向移动，以使位移传感器采集形变信号为零。
[0030]在上述技术方案中，根据试验的试样，选择该试样在服役施工现场使用的焊材及焊接工艺对试件施焊(例如单道)，结合位移传感给出的信号，按拘束距离不变原则施加截荷。如未发生开裂(通过观察表面裂纹率、根部裂纹率和断面裂纹率来判断，若三者均为O认定为未发生开裂)，再降低拘束距离，直至得出开裂与不开裂的拘束距离，即临界拘束距离，与临界拘束距离相对应的拘束力和拘束度即为临界拘束应力(oCT)、临界拘束度(Rcr)为止。
[0031]在上述技术方案中，控制器对两个位移传感器采集的位移信号进行算取平均数，再根据平均数进行判断。
[0032]在上述技术方案中，第一位移传感器通过第一位移传感器支架分别与两块试样相连，且第一位移传感器支架横跨两个试样和焊缝，第一位移传感器对准焊缝中央位置;且第一位移传感器支架在两个试样上的固定点到焊缝中央的距离相等。
[0033]在上述技术方案中，第二位移传感器通过第二位移传感器支架分别与两块试样相连，且第二位移传感器支架横跨两个试样和焊缝，第二位移传感器对准焊缝中央位置;且第二位移传感器支架在两个试样上的固定点到焊缝中央的距离相等。
[0034]在上述技术方案中，进行冷裂试验时，一般情况下保持截荷至少48h，优选48—72h0
[0035]利用发明的冷裂倾向试验装置进行高强钢冷裂行为测试试验材料为E36钢板，钢板焊接采用二氧化碳气体保护焊焊接方法，选用焊材为GFL-71NI焊材，保护气体为纯二氧化碳气体。试验焊缝的尺寸为80mm，坡口结构形式如附图所示，为X型坡口。焊接电流180-185A，电压20-23V，焊接热输入为1.05-1.10kJ/mm，选取的拘束距离分别为1.5,1.6,1.65和1.7m,获得材料、焊材及对应的焊接工艺下的拘束距离为1.7m，临界拘束应力为666.7MPa，临界拘束度为6058.82MPa。
[0036]利用发明的冷裂倾向试验装置进行高强钢冷裂行为测试试验材料为E36钢板，钢板焊接采用二氧化碳气体保护焊焊接方法，选用焊材为DW-A55L焊材，保护气体为为20%氩气+80%C02混合气体。试验焊缝的尺寸及坡口结构形式同上。焊接电流180-185A，电压20-23V，焊接热输入为1.05-1.10kJ/mm，选取的拘束距离分别为I.5，I.6，I.65和I.7m，获得材料、焊材及对应的焊接工艺下的拘束距离为1.65m，临界拘束应力为632.5MPa，临界拘束度为6242.42MPa。
[0037]本发明的装置在焊接热裂纹试验中的应用，利用该试验装置进行试验时，对试样进行焊接，焊接的同时对焊接接头进行拉伸，即油缸输出轴拉动滑块和移动夹具向远离固定夹具的方向进行运动，以使焊缝金属在冷却结晶过程中受到外力拉伸，直至焊接完成。随后观察断口，检验焊缝金属是否有热裂纹特征。焊接热裂纹的测试实验，通过拉伸速率来进行控制，不需要位移传感器，即采用不同拉伸速率对焊接接头进行拉伸，判断不同拉伸速率对焊接接头的影响。
[0038]以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.基于可调刚性拘束的焊接接头冷裂倾向试验装置，其特征在于，包括底座，移动夹具，固定夹具，第一支撑板，油缸，导向柱，第二支撑板，载荷传感器，滑块，第一位移传感器和第二位移传感器，其中: 在底座上设置第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板之间连接有沿水平方向设置的导向柱;在导向柱上设置有滑块，可沿着导向柱进行移动，在滑块上设置移动夹具，伴随着滑块沿着导向柱进行移动;在底座上设置油缸，且油缸输出轴与滑块的中央位置相连，以使油缸能够通过输出轴带动滑块在导向柱的方向上进行移动;在第二支撑板上设置载荷传感器，且固定夹具与第二支撑板固定相连，当油缸通过输出轴带动滑块在导向柱的方向上进行移动时，移动夹具产生相对于固定夹具的靠近或者远离的运动，试样之间产生压缩或者拉伸的载荷，由于固定夹具与第二支撑板固定相连，恰由载荷传感器予以采集；固定夹具和移动夹具相对设置，两者的大小一致且与导向柱的距离一致，以使固定夹具和移动夹具分别固定的两块试样之间的焊缝稳定在一个垂直于导向柱的平面内； 第一位移传感器通过第一位移传感器支架分别与两块试样相连，且第一位移传感器支架横跨两个试样和焊缝，以使第一位移传感器能够采集因为焊缝焊接造成的两块试样的形变;第二位移传感器通过第二位移传感器支架分别与两块试样相连，且第二位移传感器支架横跨两个试样和焊缝，以使第二位移传感器能够采集因为焊缝焊接造成的两块试样的形变； 载荷传感器，第一位移传感器和第二位移传感器分别与数据采集卡相连，数据采集卡与控制器相连，控制器与油缸相连，以控制油缸输出轴的动作。2.根据权利要求1所述的基于可调刚性拘束的焊接接头冷裂倾向试验装置，其特征在于，采用伺服油栗与油缸相连，伺服油栗打出的高压油经过精滤油器进入油缸的配流座，进入配流座的油一方面经伺服阀用于对系统施加试验力；另一方面进入到储能器，用以减少系统油压的波动;伺服油栗的控制系统是全数字式控制器，该控制器采用PIDS控制模式。3.根据权利要求1所述的基于可调刚性拘束的焊接接头冷裂倾向试验装置，其特征在于，控制器为计算机。4.根据权利要求1所述的基于可调刚性拘束的焊接接头冷裂倾向试验装置，其特征在于，油缸设置在第一支撑板的外侧。5.根据权利要求1所述的基于可调刚性拘束的焊接接头冷裂倾向试验装置，其特征在于，第一位移传感器通过第一位移传感器支架分别与两块试样相连，且第一位移传感器支架横跨两个试样和焊缝，第一位移传感器对准焊缝中央位置;且第一位移传感器支架在两个试样上的固定点到焊缝中央的距离相等。6.根据权利要求1所述的基于可调刚性拘束的焊接接头冷裂倾向试验装置，其特征在于，第二位移传感器通过第二位移传感器支架分别与两块试样相连，且第二位移传感器支架横跨两个试样和焊缝，第二位移传感器对准焊缝中央位置;且第二位移传感器支架在两个试样上的固定点到焊缝中央的距离相等。7.如权利要求1所述的基于可调刚性拘束的焊接接头冷裂倾向试验装置在刚性拘束冷裂试验中的应用。8.如权利要求1所述的基于可调刚性拘束的焊接接头冷裂倾向试验装置在焊接热裂纹试验中的应用。
【专利摘要】本发明公开基于可调刚性拘束的焊接接头冷裂倾向试验装置及其应用，在底座上设置第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板之间连接有导向柱；在导向柱上设置有滑块，在滑块上设置移动夹具，在底座上设置油缸并与滑块相连，在第二支撑板上设置载荷传感器，且固定夹具与第二支撑板固定相连，固定夹具和移动夹具相对设置，第一位移传感器和第二位移传感器分别与两块试样相连；载荷传感器，第一位移传感器和第二位移传感器分别与数据采集卡相连，数据采集卡与控制器相连，控制器与油缸相连。利用本发明装置模拟焊接接头的外部拘束条件，试验过程中焊接试件保持固定的拘束长度，进行刚性拘束裂纹试验，以获得钢材发生冷裂纹时的临界拘束应力。
【IPC分类】B23K31/12
【公开号】CN105643131
【申请号】
【发明人】徐连勇, 韩永典, 荆洪阳, 赵雷
【申请人】天津大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月3日