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1、维普资讯 http:/ 维普资讯 http:/ 4试 验结 果分 析 4 1 常规力学性能 从表 1常规力学性能试验结果 可以看 出， 无论是 在低热输入或是高热输入条件下 ， 其拉伸结果均 断于 母材 ， 焊接热影 响区没 有出现 “ 软化 ” 现象 ， 这 与文献 2 的焊接热模拟试验结果是一致的； 对于接头冲击吸 收功 ， 同一焊接接 头， 其焊接熔合 区的冲击韧性较低 ， 虽有“ 薄弱区” 的迹象 ， 但 与 HA Z 1 mm的韧性相 比差 距不大 ， 并且仍具有优 良的低 温韧性 ； 而对于不同热输 入条件下的接头 ， 对于同一部位 ， 如 H A Z 1 m m， 其 冲击 吸收
2、功之间没 有明显 的波动 ， 充分体现 出该钢在所研 究的热输入范围内对焊接热输入 的 良好适 应性 ， 这个 结果与文献 2 的焊接热模拟试验结果是不太吻合的。 分析原因认为， 焊接热模拟的整个冲击 断 口面 的金属 组织是完全相 同的， 即均是热影响区粗晶区组织 ， 并且 因热模拟粗晶区周围组织均 是一起 同步长 大 ， 故其 晶 粒度也 比实际接头粗晶区的晶粒度大 ( 本试验结果也 证明这一点 ) ， 而对 于实 际接头 ， 即使 冲击缺 口位 于热 影响区粗晶区( 如 HA Z 1 m m) ， 但在实际冲击断裂过程 中其裂纹的断裂途径是沿着几个不 同接头区域进行扩 展的 ， 如粗晶区
3、、 细晶区、 焊缝金属 ， 甚至母 材金属等 ， 而除粗晶区外 ， 其他部位对焊接热输入 的敏感性较小 ( 本试验和热模拟试验也证明了这一点 ) ， 故 实际焊接 接头 H A Z 1 m m( 即粗晶区) 的试验结果与热模拟试验 结果之间具有较 大的差距。总之 ， 焊接热模拟试验是 体现钢材在不同焊接热输入条件下热影响区性能变化 的一个宏观趋势 ， 还不能完全准确反映实际接 头某一 具体部位宏观的试验结果 。 4 2 系列温度冲击性能 从图 1 可以看出， 焊缝金属 A 、 ， 冲击 吸收功的上平 台值大于 1 7 0 J ， 即使在 1 0 0 J水平下的转变温度仍 然 较低 ， 约为 一
4、 4 O ， 而其下平台所对应的转变温度约为 一 9 O ， 与落锤试验测出 的 一9 5 的 N D T温度相吻 合 ， 焊缝金属表现 出优 良的低温韧性。焊缝金 属性能 仅是反映钢材焊接性 的一个方面 ， 因焊缝金 属性 能与 焊材性能息息相关 ， 对于低合金高强钢而言 ， 反 映其焊 接性的一个重要方 面是其焊接热影响 区性能变化 ， 尤 其是在较大的焊接热输入条件下热影 响区性能变化 。 从图 1 可以看出， 热影响区 1 m m( 粗晶区) A 、 ， 冲击吸收 功的上平台值在 2 7 0 J以上 ， 即使在 一1 0 0 o C下其 A 、 ， 冲击吸收功也在 1 0 0 J以上(
5、 按曲线 ， 实测值与 曲线之 42 2 0 0 7年第 4期 间有波动 ) ， 并且在 一1 0 0 o C以上仍没有 出现 “ 温度转 变” 的迹象 ， 热影 响区 1 m m表现 出十分优异的低温 冲 击韧性。可见 ， 从 系列 温度 冲击 的试 验结果也再次表 明该钢对焊接工艺具有 良好的适应性 。 4 3 埋弧焊接头组织 为进一步观察在较大热输入条件下埋弧焊接头组 织的变化 ， 并且与文献 2 中热输人为 4 0 k J c m条件 下焊接热模拟结果进行对 比， 对热输人为 4 0 k J c m条 件下实际埋弧焊接头组织进行了研究 。从 图 2的结果 可以看 出， 焊缝金属组织 主
6、要为针状铁素体 以及 少量 的先共析铁素体 ， 先共析铁素体不仅数量很少 ， 而且呈 断续分布 ， 没有连结成 网状 ， 这样的组织特点是焊缝金 属具有较高低温 冲击韧性 的基础 ； 而热影 响粗 晶 区的 组织主要是粒状贝 氏体 ， 且 在同一 晶内的第 二相基本 呈颗粒状 ， 虽表现出有一定方向性分布的趋势 ， 但不 明 显 ， 这说明粒状 贝氏体 的铁 素体 基体 的亚结构在随热 输入的增加由板条铁素体 逐渐 向块状铁素体转变。因 此， 由粒状贝氏体中第二相的形状和分布 ， 可判断出铁 素体基体的亚结构形状 ， 因为粒 状贝氏体 中第二相是 在铁素体基体的亚结构之间析 出的。总之 ， 该
7、实 际埋 弧焊 热影响粗 晶区的组织与 文献 2 中热输人 为 4 O k J c m条件下焊接热模拟结果是一致 的。此外 ， 图 2 b 的接头熔合区是由焊缝金属向热影响区过渡 的中间环 节 ， 焊缝侧 的熔合区针状铁素体不仅数量在减少 ， 而且 大小分布不 ； 热影响 区侧 的熔合 区粒状贝 氏体组织 与热影响区粗晶区基本一 致， 但粒状贝 氏体 中第 二相 的分布更具有方向性 ， 这说明在该 区域 由于冷却速 度 较大 的缘故 ， 使得铁素体基体 的亚结构呈现 出板条状 生长特征。实际热影响区粗晶区的晶粒度测试结果与 焊接热模拟结果基本一致 ， 为 3 5级左右 ， 热影响区晶 粒虽有长
8、大倾 向， 但不十分明显 。 4 4 焊接接头抗裂性 对接接头刚性拘束焊接裂纹试验和斜 Y型坡 口焊 接裂纹试验 ， 是两种从不 同侧面考察焊接接头抗 裂性 能的试验方法 ， 一般认为 ， 前者侧重考察焊缝金属的抗 裂性能 ， 而后者则侧重考察 焊接热影响区的抗裂性能 。 表 2的试验结果表明 ， 无论是在 一l O的低温条件下 ， 或是在 3 O +9 0 R H 高湿度严 酷条件下 ， 两种试 验 结果均没有产生裂纹 ， 焊缝金属及热影 响区均表 现出 良好 的抗冷裂性能。这一方面是与焊材为超低氢焊材 以及焊材成分与该钢匹配较好有关 CO 0 6 ， 焊材 中也含有适量的铜 ， 另一方面更
9、重要的是与该钢 的含 碳量少、 碳当量低 ， 从而在热影响区不易产生淬硬组织 维普资讯 http:/ 电 阻 点 焊 多 信 息 采 集 系 统 河 北工业大 学材料科 学与 工程 学院( 天津市3 0 0 1 3 2 ) 薛海涛李永艳 天 津 大 学 材 料 科学 与 工 程 学 院( 3 0 0 0 7 2 ) 李桓 天津大学精 密测试技术及仪器国家重点实验室( 3 0 0 0 7 2 ) 牛永 摘要从工业应用的角度出发， 考虑到实际的运行环境 ， 设计了以“ 智能终端 +数据处理设备 + 计算机” 为数 据采集方式的、 全新的电阻点焊多信息采集系统。该系统将传感器和数据采集模块整合为智能
10、终端 ， 实现了所采 集数据的本地模数转换， 提高了系统的抗干扰性。数据传输采用数据包的形式 ， 每一个包 的开始为寻址字节， 中间 为数据字节( 包括命令) ， 最后为两个 C R C校验字节， 提高了数据传输的可靠性。智能终端与数据处理设备通过内 部通信网络连在一起， 提高了系统的可扩展性。数据处理设备与计算机的通讯是通过并口实现的， 解决 了通信速 率 的瓶颈问题。 关键词 ： 电阻点 焊智能终端数据采集数据传输 中图分类号 ： T G 4 0 9 0前 言 电阻点焊由于具有成本低 、 质量轻 、 静强度高 、 可 靠性好 、 性能稳定 、 生产效率高 、 易实现 自动化等优点 ， 已成
11、为工业生产 中最主要的加工方法之一 。 当前 ， 电阻点焊数据采集方面普遍采取的方式是 ： 传感器 +采集卡 +计算 机 】 。这种方 式组成简单 ， 易于实现 ， 但也存在一些问题。首先 ， 各传感器输 出的 信号一般为模拟信号 ， 同时 由于点焊机 的机械 构造特 点 ， 使得传感器到采集卡的线路较长 ， 在点焊这样强大 收稿 日期 ：2 0 0 7 0 2 0 5 干扰源的环境 中， 长线传输 的模拟信号很容 易受到干 扰 ； 其次 ， 采集卡大部分采用 P C I或者是 I S A接 口， 一 般只能用在计算机上 ， 如果要想采用其 它更简单 ， 更合 理 ， 抗干扰 能力更强 ， 成
12、本更低 的嵌入式 数据处理 设 备 ， 采集卡就必须被废止 ， 系统必须被重组 ； 再次 ， 每个 传感器和采集卡模拟部分共地 ， 使传感器 的扩充成 了 一 个较为棘手的问题 ， 因此这种 系统结构 的灵活性较 差 ； 最后 ， 计算机和采 集卡所 采用的硬件 比较 复杂， 而 且采集卡的价格较高， 也是这种系统不利的一方面。 为 了克服上述信 息采 集系统的诸多 弊病 ， 文 中设 计 了一种新型的采集系统模式 ： 智能终端 +数据处理 设备 +计算机。 有关 ， 焊接热模拟 和实际焊接接 头硬 度测试 的一致结 果也证实 了这一点 ( 热影响区硬度与母材硬度相 当， 两 者硬度差值波动在
13、 5 之 内) 。这一结果表 明， 在相 同 条件下 0 6 C u N i C r M o N b钢 的抗 裂性能优 于美 国 HS L A 一 8 0钢 的抗裂性能 ， 其主要原因是 H S L A一8 0钢使用 的焊接材料是采用 H Y一8 0钢 的配套焊接材料 ， 而 “ HY型 焊材”与 H S L A一8 0钢 匹配性较 差 ， 而 0 6 C u N i C r Mo N b钢使用 的焊接材料是根据 0 6 C u N i C r M o N b钢 的自身特点重新开发的匹配性较好 的焊接材料 。 5结 论 ( 1 )0 6 C u N i C r M o N b新 型铜时效硬化
14、型高强钢 在 4 6 k J c m热输入 范 围内对 焊接工 艺具有 良好 的适应 性 ， 热影响区不仅没有产生“ 软化” 现象 ， 而且还具有十 分优 良的低温韧性 ； ( 2 )0 6 C u N i C r M o N b钢具有优异的抗 冷裂性能 ， 无 论是在低温条件下， 还是在高湿度条件下 ， 厚达3 2 m m 的钢板在焊条电弧焊时均没产生裂纹。 参考文献 1 朱丙坤 H S L A一8 o l 0 0钢的焊接 J 兵器材料科学与工 程 ， 1 9 9 8 ， 2 1 ( 6 ) ： 5 9 6 4 2 朱丙坤， 张成杰 ， 欧长春， 等 0 6 C u N i C r Mo N b时效硬化型钢 模拟焊接热影响区的组织和性能 J 兵器材料科学与工 程 ， 2 0 0 1 ， 2 4 ( 6 ) ： 4 1 4 7 作者简介： 朱丙坤， 1 9 6 7年出生， 工学硕士， 高级工程师， 主要 从事结构钢及其配套焊材的开发及应用研究工作， 已发表论 文 2 o余篇 。 2 0 0 7年第 4期4 3 维普资讯 http:/