[发明专利]窄间隙焊接温度场的测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量技术，特别是涉及一种窄间隙焊接温度场的测量方法及系统。

背景技术

具有窄间隙焊道的金属板多用于船舶等大型设备结构，由于其焊道倒角近乎90度，能有效防止焊接上层焊料的消耗。

准确测量焊道的热影响区(HAZ)的热循环曲线是研究焊接冶金分析、焊接应力应变和弹塑性动态分析的基础，也是进行焊接数值模拟计算及焊接过程控制的前提。窄间隙焊接作为实现大厚板结构件焊接的一种高效方法，具有缩短焊接时间、减少填充材料和节省能源消耗等技术和经济优势。同时由于采用一层一道或一层两道的焊接方式，在相对较小的焊接热输入下，所能获得的热影响区相对很窄。因此，想要可靠获取窄间隙多层焊接过程中热影响区的热循环曲线是一件意义深远和极具挑战的工作。

目前关于焊接温度场的测量方式中主要采用接触式测温和非接触式测温两类。其中，非接触式测温(如红外测温)，由于其测温结果的准确性和稳定性易受被测物体表面光洁度、弧光等因素干扰，因而无法实现对工件内部温度场的检测而限制其应用。接触测温最典型的则属热电偶测温，多采取从钢板表面和底部钻孔测温方式。但这种方式无法应用在窄间隙焊道的测试中，因为，窄间隙焊道的热影响区很窄(仅1-3mm)，即便用最小尺寸的钻头钻孔，也很难确保在不破坏焊道的情况下，将钻头的中心设置在热影响区，进而布置热电偶。即便利用上述方式偶然成功布置了热电偶，也会因为焊接时所产生的电弧对热影响区的温度影响，无法测量到该区域的温度变化曲线。因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种窄间隙焊接温度场的测量方法，用于解决现有技术中窄间隙焊接的焊接温度场测量不准确的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种窄间隙焊接温度场的测量方法，包括：沿垂直于测试板的窄间隙焊道方向，将所述测试板切割成两部分，其中一部分包含沿所述焊道伸出、且横跨所述焊道的凸部；在所述凸部沿所述焊道方向的至少一侧立面上，向所述焊道的热影响区埋设至少一个热感应器件；将切割后的两部分重新拼合，以得到在所述热影响区埋设热感应器件的测试板；按照预设的测试预案将所述测试板的焊道进行逐层焊接，并根据在测试过程中所获取的各所述热感应器件的温度信息，测量所述热影响区的温度场的变化情况。

优选地，所述将切割后的两部分重新拼合的方式包括：采用点焊、或定位施焊的方式将切割后的两部分重新拼合。

优选地，所述凸部为矩形。

优选地，所述凸部沿所述焊道方向的侧立面相距所述焊道内侧壁2-5mm。

基于上述目的，本发明还提供一种具有窄间隙焊道的测试板，包括：沿垂直于所述窄间隙焊道方向，将所述测试板切割成两部分再拼合所形成的分割痕迹，其中一部分包含沿所述焊道伸出、且横跨所述焊道的凸部；埋设在所述凸部沿所述焊道方向的至少一侧立面上、且位于所述焊道的热影响区的至少一个热感应器件。

优选地，所述凸部为矩形。

优选地，所述凸部沿所述焊道方向的侧立面相距所述焊道内侧壁2-5mm。

基于上述目的，本发明还提供一种窄间隙焊接温度场的测量的系统，包括：如上任一所述的测试板；以及，与所述测试板对中的各所述热感应器件相连的测试设备，用于按照预设的测试预案将所述测试板的焊道进行逐层焊接，并根据在测试过程中所获取的各所述热感应器件的温度信息，测量所述热影响区的温度场的变化情况。

如上所述，本发明的窄间隙焊接温度场的测量方法及系统，具有以下有益效果：通过沿垂直于测试板的窄间隙焊道方向，将所述测试板切割成两部分，其中一部分包含沿所述焊道伸出、且横跨所述焊道的凸部，在该凸部向焊道的热影响区埋设热感应器件，能有效防止焊接过程中在焊道裂痕上产生的电弧对热感应器件所感应到的温度信息的影响，因此，能够解决热感应器件无法直接测量热影响区的温度的缺点；另外，对多层焊接进行温度变化测量，能够得到热影响区每次、每层的温度场变化情况，以便据此为实际焊接过程的焊接工艺参数的选择提供准确的温度场信息，由此能够提高实际焊接的精度和焊接效率；还有，所述凸部沿所述焊道方向的侧立面相距所述焊道内侧壁2-5mm，确保了在埋设热感应器件时，便于控制钻枪执行钻孔的深度，保证了无需钻过深的孔就能在热影响区安装热感应器件，为后续测量工作提供了数据保障；另外，当需要埋设多个热感应器件时，凸部采用矩形形状，能够让各感应器件不受位置的限制，方便操作。

附图说明

图1显示为本发明的窄间隙焊接温度场的测量方法的流程图。