劉俊
焊接接頭是一個(gè)比較狹窄的區(qū)域，而在這狹窄的區(qū)域內(nèi)卻存在著組織的層狀結(jié)構(gòu)分布，這就導(dǎo)致了該區(qū)域內(nèi)性能的梯度分布。在以往的焊接技術(shù)研究中，都粗略地將整個(gè)焊接接頭作為同一組織來(lái)研究，一般采用常規(guī)的拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和缺口沖擊試驗(yàn)對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能進(jìn)行定性評(píng)定。這種方法只能粗略判斷出接頭性能的強(qiáng)度指標(biāo)，而對(duì)它的塑性指標(biāo)卻無(wú)能為力。為了定量評(píng)定焊接接頭的強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)，為焊接工藝參數(shù)的改進(jìn)提供有力的數(shù)據(jù)，開(kāi)展了微型剪切試驗(yàn)。 試驗(yàn)系統(tǒng)中的剪切刀具為平直刀口采用強(qiáng)度高，硬度較大，高淬透性和耐磨性的r12MoV材料，微型剪切試驗(yàn)的夾具，在剪切時(shí)要能穩(wěn)固地夾持住試樣。一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)剪切完后，必須能控制試樣在夾具中前后移動(dòng)，并且移動(dòng)的距離能直接測(cè)量，即剪切間距可大可小。微型剪切試樣是一種(1.5±0.02)mm×(1.5±0.02)mm見(jiàn)方的條形試樣。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為包括
Sintech30/G試驗(yàn)機(jī)和與之相配的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。微型剪切試驗(yàn)過(guò)程為：將加工好的剪切試樣用
4％的硝酸酒精腐蝕以顯示焊縫和熱影響區(qū)；用工具顯微鏡測(cè)量接頭各區(qū)域的長(zhǎng)度，選好試驗(yàn)起始點(diǎn)，母材的剪切間距應(yīng)比焊縫和熱影響區(qū)的大，具體大多少應(yīng)由焊接種類決定；調(diào)整與試驗(yàn)裝置相連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟件參數(shù)，使得每剪切一點(diǎn)就能直接得到該點(diǎn)的剪切強(qiáng)度、剪切屈服強(qiáng)度和截面壓入率；試樣放在剪切夾具中，擰緊螺母，開(kāi)機(jī)進(jìn)行剪切；一點(diǎn)剪切完后，松動(dòng)螺母，旋轉(zhuǎn)螺旋測(cè)微頭將試樣向前移動(dòng)一個(gè)剪切間距，再次剪切；試樣剪切完后，將每一剪切點(diǎn)所得的剪切強(qiáng)度、剪切屈服強(qiáng)度和截面壓入率輸入到Graftool軟件中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，就得到整個(gè)焊接接頭的性能梯度曲線。45#鋼電子束焊焊接接頭的微型剪切試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。 此試驗(yàn)系統(tǒng)適用于焊接接頭的性能測(cè)試，也可用于任何非均質(zhì)材料任意狹窄區(qū)域內(nèi)的機(jī)械性能評(píng)定。目前，利用多試樣變起點(diǎn)法，此試驗(yàn)系統(tǒng)的剪切間距可達(dá)0.1mm。 表 1 45#鋼電子束焊焊接接頭的微型剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)| 坐標(biāo)/mm |
t 0.2/MPa |
t b/MPa |
a /% |
剪切區(qū)域 |
坐標(biāo) /mm |
t 0.2/MPa |
t b/MPa |
a /% |
剪切區(qū)域 |
|
- 3.00 |
419 |
241 |
24.86 |
母材 |
-0.50 |
822 |
559 |
26.36 |
焊縫 |
|
- 2.75 |
430 |
232 |
18.18 |
母材 |
-0.25 |
836 |
565 |
15.85 |
焊縫 |
|
- 2.50 |
408 |
222 |
20.01 |
母材 |
0.00 |
924 |
608 |
10.98 |
焊縫 |
|
- 2.25 |
428 |
230 |
20.98 |
母材 |
0.25 |
588 |
309 |
19.41 |
焊縫 |
|
- 2.00 |
420 |
235 |
21.70 |
母材 |
0.50 |
751 |
508 |
16.22 |
焊縫 |
|
- 1.75 |
457 |
320 |
15.01 |
熱影響區(qū) |
0.75 |
554 |
425 |
16.32 |
焊縫 |
|
- 1.50 |
416 |
246 |
18.84 |
熱影響區(qū) |
1.00 |
475 |
291 |
21.16 |
熱影響區(qū) |
|
- 1.25 |
475 |
260 |
18.71 |
熱影響區(qū) |
1.25 |
420 |
234 |
20.70 |
熱影響區(qū) |
|
- 1.00 |
538 |
414 |
12.71 |
熱影響區(qū) |
1.50 |
431 |
241 |
21.80 |
熱影響區(qū) |
|
- 0.75 |
858 |
791 |
12.85 |
焊縫 |
1.75 |
428 |
249 |
20.73 |
熱影響區(qū) |
