1、1第一章 专业基础综合实验专业基础综合实验是一种验证性实验，其目的主要是通过验证性实验来加深对材料成型工艺 、 弧焊电源 、 焊接结构等专业课课堂讲授理论的理解，为学好这些专业课奠定基础。材料成型工艺 、 弧焊电源 、 焊接结构等专业课的基本实验有：弧焊电源的构造及外特性测定实验、弧焊电源动特性测定实验、电弧实验、熔化极气电焊熔滴过渡形式及其影响因素实验、焊缝成形规律实验、板条边缘堆焊时的弯曲变形实验、盲孔法测定焊接残余应力实验、模拟焊接接头工作应力分布实验等。由于学时的限制，更重要的是为培养学生解决实际问题的能力，要进行工程实践性很强的金属焊接性及焊接工艺评定综合实验。因此，本章仅做下列实验
2、：弧焊电源的构造及外特性的测定实验、焊缝成形规律实验。2一、弧焊电源的构造及外特性的测定实验（一）、 交流电焊机1、实验目的1）认识交流焊接变压器（三种型号）的一般构造及特点。2）测定 BX500 电焊机的外特性曲线及调节特性。3）研究 BX500 焊机次级回路各部分压降的变化规律。4）掌握交流焊机的使用及外特性的测试方法。2、实验所需设备及仪表1）设备：焊机 BX500 一台焊机 BX3300 一台焊机 BX1330 一台电阻箱 二只短路开关 一只2）仪表交流（钳形）电流表（01000A） 一块交流电压表（0100V） 三块辅助工具一套及导线若干。3、实验步骤1）各种型号焊机的认识V V V
3、 W抗 W2 W1 图 1 空载试验电压表接线3 观察和熟悉焊机外形，记录名牌数据； 打开机壳，观察焊机内部结构； 了解各台焊机各部分的作用，分析各类焊机的结构特点。2）BX500 电焊机外特性的测定： 按图 1 和图 2 接线： 焊机空载试验将短路开关打开，电阻箱所有闸刀打开，使焊机空载，然后接通电源，测量气隙，从大、中、小位置的空载电压，并记录。气隙 0UU 抗 2w1 最大2 中间3 最小 将电焊机调在中规范位置上，然后从空载开始逐个合上电阻箱闸刀开关，记录每次电流及电压值，最后拉开电阻箱闸刀，闭合短路开关，测量并记录电流、电压值。空载 1 2 3 4 5 6 短路焊I端U抗 2w次 序
4、名 称图 2 实验线路4用同样的方法，将焊机调整在大规范及小规范，分别测试并记录。空载 1 2 3 4 5 6 短路大档 63 59 56 47 38 24 24 0U小档 62 54 38 23 15 8 8 0大档 0 5 72 130 195 220 220 300I小档 0 10 50 75 89 95 95 1084、实验报告要求1）电焊机的名牌数据；2）画出电焊机的简单原理图及实验线路；3）根据中规范位置记录，画出焊机外特性曲线；4）根据大、小规范位置记录画出焊机调节特性；5、思考题1）交流焊机有哪几种典型类型，它们的结构有何区别及联系？弧焊变压器分为串联电抗器式和增强漏磁式。区别
5、：串联电抗器是在变压器主回路上串联阻抗，阻抗两段电压降随着负载电流增大而增大，从而引起负载电压大幅下降。而增强漏磁式是在变压器中人为的增大自身的漏抗，来控制输出外特征。联系：无论是串联电抗式还是增强漏磁式，都是通过某种调节机构去改变阻抗或漏磁，从而实现焊接参数的调整和控制。2）该焊机外特性是如何取得下降形式的？（ 在规范调整中变化如何？为什么？气抗U隙的大小对空载电压有何影响？为什么？）获得下降外特征的方法是在变压器输出回路中增加阻抗。 （ U 抗 随着规范的增大而增大，因为大规范电流大，在阻抗不变的情况下，电流大的 U 抗 就大；气隙越大，空载电压越小，反之亦然。因为气隙越大，阻抗就越大，根
6、据弧焊变压器外特征方程，阻抗越大，空载电压就越小。 ）次 序名 称5（二） 、晶闸管整流焊机构造的认识及外特性的测定1、实验目的1）认识晶闸管整流焊机的一般构造及各部分的结构。2）熟悉焊机电气线路及工作原理。3）测定该焊机外特性。2、实验所需设备及仪表1）ZX5 400 整流焊机（或 ZX5250） 一台2）可变电阻箱 二只3）直流电压表（0100V） 一块4）直流电流表（01000A） 、 （020A） 各一块5）三相铁壳开关 一只6）导线及工具 若干3、实验步骤1）焊机的认识观察和熟悉焊机外形，名牌并记录；观察机器内部结构。如：变压器、晶闸管整流装置、输出电抗器等；试分析焊机电气原理图并在
7、焊机中找出对应的电气元件位置。2）外特性及调节特性的测试按图 3 接线：外特性及调节特性的测试将焊机调在中等位置上。然后从空载开始，逐个合上电阻箱开关，记录各次电流、电压值最后拉开电阻箱闸刀开关闭合短路开关，测量电流、电压值并记录。空载 1 2 3 4 5 6 短路dUI用同样的方法将焊机调在最大和最小 位置上，分别实验记录。次数数据 据项 目ZX5-400 K R1 R2 A V + 图 3 实验接线6空载 1 2 3 4 5 6 短路大档dU小档大档dI小档3）实验结束，一切复原。4、实验报告要求1）电焊机的铭牌数据。2）分别绘制所测的外特性曲线及调节特性曲线。5、思考题该焊机外特性形状如
8、何？如何获得的？二、埋弧自动焊焊缝成形规律实验次序规 范名 称7（一） 、实验目的1、埋弧自动焊时焊接规范参数对焊缝成形的影响具有一般电弧焊焊缝成形的典型规律，本实验的目的主要是通过实验找出埋弧焊焊接规范对焊缝几何形状之间的关系。2、熟悉埋弧自动焊捍机组成、外部接线及焊接工艺过程。3、掌握焊缝成形规律的数据处理方法。4、模拟送丝机构的调节过程。（二） 、实验用设备及材料l、MZ-1000 型埋弧自动焊机 一台2、砂轮切割机 一台3、微型计算机 一台4、焊接材料 H08A 焊剂 431 苦干5、试板 16400400 三块6、三相调压变压器 一台（三） 、实验步骤1、熟悉 MZ-l000 型埋弧
9、自动焊机的组成、外部接线及操作要领。2、焊剂烘干处理(300400，9 小时) 及焊丝表面除锈处理。3、在焊接电流（I） 、电弧电压（U）及焊接速度（）三个主要规范参数中，固定其中任意两个参数，改变另外一个参数，分别进行五个不同参数的平板堆焊，共堆焊15 条焊缝。4、横向切开焊缝。磨光后用 5的硝酸酒精溶液腐蚀出焊缝熔化轮廊，并用钢尺测出焊缝的熔深(H) 、熔宽（ B）及熔高(a)，记入表一中。（四） 、数据处理要求1、画出焊接规范参数与焊缝几何形状的关系图（图 1） 。2、回归分析法求出焊接规范与焊缝几何尺寸之间的关系式：H=f(I，U，V)图 1 焊接规范与焊缝几何形状的关系8B=f(I，
10、 U，V)a=f(I，U，V)（五） 、实验报告要求1、实验目的；2、实验设备及材料；3、画出埋弧焊接规范与焊缝几何尺寸关系图；4、求出埋弧焊接规范与焊缝几何尺寸之间的关系式；5、分析埋弧焊焊接规范对焊缝成形规律的影响；6、体会及建议。表 1 实验记录焊缝形状尺寸参数序号 I（A） U（V） （mm/min） H（mm）B（ mm）a（mm）11 450 38 550 3 14.5 212 500 38 550 3.5 19 213 600 38 550 5 20 2.514 700 38 550 8 19 3I15 750 38 550 8.5 19 321 700 30 550 10 14
11、 322 700 35 550 11 17 2.523 700 40 550 8 22 224U2531 700 38 250 7.5 34 432 700 38 467 9 25.5 3.533 700 38 633 8.5 18.5 334 700 38 883 6 16 2.535 700 38 1367 6 12 2备注其他工艺参数：（六） 、思考题1、试分析埋弧焊时焊接规范焊缝成形的规律？焊接电流增大：熔深 S 剧增；熔宽 C 稍增；余高 h 剧增焊接电压增大：熔深 S 减小；熔宽 C 增大；余高 h 减小焊接速度增大：熔深 S 几乎不变；熔宽 C 减小；余高 h 稍增2、埋弧焊是如
12、何实现引弧、焊接和收弧的？在直的接缝的始、末端焊前装配一块金属板，开始焊接用的板为引弧板，结束焊接时用的板为引出板，用后再把它们割掉。9第二章 金属焊接性及焊接工艺评定综合实验焊接结构在焊接生产中包含许多过程，例如，在焊前准备阶段有金属焊接性分析、焊接工艺评定、焊接材料质量检验、原材料质量检验等；在焊接施工阶段有焊件失效分析、焊接接头质量检验等；在焊后有焊接产品质量检验、焊接产品失效分析等。其中，金属焊接性及焊接工艺评定是焊接结构生产中，尤其在采用新材料、新工艺或改变结构时必须进行的最重要的工艺过程，对于保证产品的焊接质量具有非常重要的意义。通过金属焊接性分析可以评定材料的焊接性和合理地拟定焊
13、接工艺。通过焊接工艺评定可以验证所拟定的焊接工艺是否正确。金属焊接性分析（以低合金钢为例）就是根据被焊材料的化学成分、力学和热物理性能、板厚等，利用碳当量法、冷裂敏感指数 Pc 法等分析钢材的焊接性，选择合适的焊接材料和焊接方法，并初步拟定焊接工艺参数；利用斜 Y 形坡口焊接裂纹实验等直接实验方法，对初步拟定的焊接工艺参数进行检验和调整；并通过观察焊接接头的金相组织和焊接接头硬度实验来分析焊接工艺参数对焊接冷裂纹倾向的影响。焊接工艺评定过程是按照所拟定的焊接工艺，根据技术标准的规定，焊接试件和制取试样、检验试样，以测定焊接接头是否具有所要求的使用性能的过程。焊接工艺评定将焊接接头的使用性能是否
14、满足要求作为判断焊接工艺正确与否的准则。如果焊接接头的使用性能能满足有关标准的规定，说明所拟定的焊接工艺是正确的，否则是需要修改的。之所以将焊接接头的使用性能作为判断的准则，是因为焊接接头的使用性能，尤其是力学性能是焊接产品设计的基础，是设计的基本要求，只要焊接工艺能够通过评定实验，就能保证实际产品的焊接接头的使用性能能满足要求。同时，由于待评的焊接工艺是由具有一定专业知识和相当丰富实践经验的焊接工艺人员利用金属焊接性综合实验，或查阅有关的技术资料和借鉴成熟的生产经验拟定出来的，是以可靠的钢材的焊接性能为依据的，因此，虽然在焊接工艺评定中没有进行抗裂性实验，也能在生产中避免产生裂纹缺陷。焊接工
15、艺评定根据 JB/T6963、EN288 等标准进行，一般首先进行焊接工艺试验，焊接各种形式接头试件，然后进行以下三项基本实验：（1）外观检查实验 其目的是检查试件的焊接接头表面有无裂纹等缺陷。（2）无损检测实验 其目的是检查试件的焊接接头内部有无裂纹等缺陷。（3）力学性能和弯曲性能实验 其目的是检查焊接接头的强度、冲击韧度和冷弯性能是否满足要求。本金属焊接性及焊接工艺评定综合实验是以 16MnR 低合金钢板为研究对象，分别按选择焊条手工电弧焊、CO 2气体保护焊、熔化极氩弧焊焊接性及焊接工艺评定综合实验。由于学时的限制，每组学生仅进行一种方法平板对接的焊接工艺评定， 并且不检验接头的力学性能
16、和弯曲性能（但要求学生了解相关内容） 。即仅进行本实验指导书规10定的实验。一、焊接材料熔敷金属扩散氢测定(45甘油法)实验实验应按照 GB/T3965-1995（熔敷金属中扩散氢测定方法）中的规定进行。（一） 、实验目的焊缝熔敷金属中扩散氢含量是产生延迟裂缝的主要因素之一，是低合金高强钢焊接时选择焊接材料的重要依据。本实验的目的：1、使同学初步掌握 45甘油测氢试验方法。2、了解焊条种类和焊条的烘干温度对熔敷金属含氢量的影响。3、为确定焊接材料和分析冷裂纹敏感性实验结果提供依据。（二） 、试验用材料及仪器1、试件材料：低碳钢板尺寸：1302512mm去氢处理：加温 25010，保温 68 小
17、时后随炉冷却。2、焊条1）酸性结 502 型 4mm 直径的焊条，加温 200，保温 1 2 小时，然后在100l20下保温，随用随取。2)碱性结 507 型 4mm 直径的焊条，不经烘干使用。3）碱性结 507 型 4mm 直径的焊条，加温至 250，保温 12 小时，然后在100I20保温，随取随用。4）用碱性结 507 型 4mm 直径的焊条，加温至 450，保温 12 小时，然后在100图 1 扩散氢测定装置示意图1- 恒温收集箱 2-试样 3-收集器 4-温度计 5-水银接触温度计6-恒温甘油浴 7-收集器支撑板 8-恒温控制器 9-jj 加热电阻丝11120保温，随用随取。3、测氢
18、仪一台包括自动控温加热装置，使温度保持 45温差不超1，通过甘油加热集氢管，集氢管内装甘油，焊完的试件放在带有刻度的积氢管内，收集气体。图 1 是扩散氢测定装置示意图。4、焊接夹具带有水冷装置的铜夹具一台及水槽一个。5、焊机:直流焊机一台。6、各种仪表:直流电流电压表各一个及秒表等。（三） 、试验步骤1、焊前准备先将试验板按照编号打上钢印，然后用砂纸去锈，乙醇去水，丙醇去油，并称重，以 Go 表示，试件编号及记录:实验数据记录表试件编号 原始重量 G0/g焊后重量G1/g焊接材料型 号焊接材料状 态焊接时间/s收集的氢气体积V/ml1 310 333.1 16MnR 低合金钢板 随炉冷却 85
19、.4 3.02 307.2 328.4 16MnR 低合金钢板 随炉冷却 62 2.93 311.8 334.6 16MnR 低合金钢板 随炉冷却 71 2.82、焊接将试样装在紫铜夹具上，通冷却水，调整焊接电压为 2125 伏，焊接电流为 170安，施焊 1l5mm 焊缝约熔化 4mm 直径的焊条 150mm 长左右，中间不能断弧，如果断弧试件作废，要求尽量用短弧，并记录焊接时间。3、焊后处理焊后 2 秒钟内，将试件放入水中冷却，20 秒钟后取出，迅速用锤去飞溅和渣皮，用酒精去水，丙酮去油。吹干后立即放入事先装满 45甘油的集氢管中，从焊后到试件进入集氢管内不超过 50 秒钟。4、72 小时
20、后读取集氢管内气体体积，精确到 0.1 毫米 3。5、取出试件，用水洗净，吹干后称重，以 G1 表示。12（四） 、计算根据下列公式算出 0时，熔敷金属中扩散氢含量。=10)10/(100 ）（克毫 升 GPTVV2.9*273/(273+72.8)*22.2)*100=10ml式中:Vo标准状况下 100 克熔敷金属中的氢气体积（毫升） 。V收集的氢气体积（毫升） 。Po1 大气压。P实验室气压。To273TTo+tT恒温收集器中的温度。（五） 、填写实验报告1、划出实验记录表，填写各种数据。2、计算:将本组的三块试件取平均值，并将各组数据进行交流。3、根据结果进行分析，焊条种类及烘干温度对
21、含氢量的影响。（六） 、思考题1、试分析焊条种类及烘干温度对熔敷金属扩散氢含量的影响？焊条种类的影响：国内碳钢及低合金钢碱性焊条的扩散氢含量绝大多数达到了国际标准规定的低氢型焊条的水平。某些焊条的扩散氢含量虽符合低氢型焊条标准,但因其氢含量相对较高,不利于提高焊接接头的抗裂性,应进一步降低其扩散氢含量。烘干温度的影响：随着烘干温度的提高,焊缝扩散氢含量下降,当烘干温度达到450时,扩散氢含量最低。因此如果单从降低氢含量考虑,烘干温度越高越好,但当烘干温度超过 470时,药皮容易变质。高强度钢焊条的烘干温度最好控制在 400450。普通低氢型焊条,由于强度较低,抗裂性较好,烘干温度可适当降低,但
22、一般不低于 350。2、为什么要检测焊接材料熔敷金属的扩散氢含量？熔敷金属的氢含量对焊接质量有何影响？氢不仅在焊缝中生成气孔，而且是断裂产生的主要原因之一。所致裂纹常带有延迟13性，往往使焊件在工作段时间以后开裂，因而其危险性巨大。氢也引发金属的微裂和发裂。虽然这些微观缺陷不至于直接导致焊件的破坏但却能明显的降低金属的强度、屈服极限、冲击韧性、延伸率、断面收缩率，尤其对疲劳强度有较大影响。二、小铁研抗裂试验（一） 、试验目的1、通过试验，使学生了解金属材料可焊性的试验方法，加深所学的理论知识，从而提高解决问题和分析问题的能力。2、了解各种焊接材料的抗裂性能。（二） 、试件制备1、将一定厚度的试
23、验钢板气割下料，经机械加工至无气割热影响区且保证如图 1所示尺寸，并制成 Y 型和 V 型两种坡口(前者试验热影响区，后者试验焊缝)。2、划线：对好试件，按照图上尺寸将固定焊缝和试验焊缝以及所留的间隙用石笔划好。3、焊满拘束焊缝：拘束焊缝为双面焊接用 J422 焊条，从中间向两边焊，几层不限，焊满为止。（三） 、试验步骤1、调整焊接规范，4 焊条（或其他焊接材料） 、电流：160l80A、电压：2026V，焊速 150mm/分，并先在废钢板上试焊，以便掌握焊速。2、焊接试验焊道(焊道长 80mm)：分别用烘干好的焊条（或其他焊接材料）以150mm/分焊速，施焊一道。试验焊缝采用手弧焊和自动送进
24、焊条电弧焊时应分别按图2 进行。图 1 斜 Y 形坡口焊接裂纹试验用试件形状及尺寸143、试件焊后，在室温放置 24 小时后，检查裂缝可用肉眼和放大镜来观察焊接接头的表面和断面上是否存在裂纹，并用下述方法分别计算出表面裂纹率、跟部裂纹率和断面裂纹率（鉴于学时的限制仅测量计算表面裂纹率） 。试样上裂纹长度计算的示意图见图 3。表面裂纹率：%10LlCff式中： Cf表面裂纹率（%） ；表面裂纹长度之和（mm） ；lL试验焊缝长度（mm） 。跟部裂纹率：试样先经着色检验，然后拉断。%10LlCrr式中： Cr跟部裂纹率（%） ；跟部裂纹长度之和（mm） ；l断面裂纹率：在试验焊缝上切下 46 块试
25、片，检查 5 个断面的裂纹深度。图 2 试验焊缝的焊接方式a）手弧焊 b）自动送进焊条电弧焊图 3 试样上裂纹长度计算a）表面裂纹 b）跟部裂纹 c）断面裂纹15%10HCss式中： Cs断面裂纹率（ %） ；5 个断面上裂纹深度之和（mm） ；H5 个断面焊缝最小厚度之和（mm） 。焊接后经观察，没有发现裂纹。（四）试验要求1、试验前要复习教材中关于金属材料可焊性、抗裂性试验方法等内容，同时认真阅读本指导书。2、提交试验报告。（五） 、思考题1、小铁研抗裂试验是用于金属材料热裂还是冷裂的抗裂性试验方法？小铁研抗裂试验是用于冷裂的抗裂性试验方法。2、试分析焊接材料种类及烘干温度对裂纹率的影响？
26、焊接材料种类对裂纹率的影响：运用耐热钢焊条焊接时，焊缝中含碳量若高于母材中含碳量，会增加裂纹率。不锈钢焊条若无法预热或焊后热处理，会产生裂纹。烘干温度对裂纹率的影响：烘干温度不合适会使焊条药皮的成分发生变化，焊接时保护效果就会下降，会增加产生裂纹的几率。3、小铁研抗裂试验时应注意什么？不可省去抗裂拘束，注意接流的大小。16三、焊接接头的金相组织（一） 、实验目的为研究焊接接头的金相组织与性能变化的原因与条件，掌握其变化规律，了解焊缝金属结晶特点，通过考察焊接低合金钢时其接头金相组织的变化，加深理解焊缝及热影响区各区段组织特点及其影响因素，初步掌握焊接接头金相分析的方法。（二） 、实验装置及实验
27、用材料1、交流弧焊机 BK-300 一台2、被解剖的小铁研试样3、金相实验抛光机 P-Z 一台4、吹风机 一台5、金相砂纸 400 #1200# 各若干张6、研磨剂 三氧化二铝（Al 2O3）7、腐蚀剂 4%硝酸酒精溶液8、量筒、烧杯、玻璃皿、脱脂棉等（三） 、实验进行方法1、试件：取被解剖的小铁研试件 2、金相磨片制备（1）研磨：对试件表面依次进行粗磨及抛光研磨。粗磨主要采用金相砂纸，从粗砂到细砂纸（400#1200#）依次进行研磨，每次磨痕与前次磨痕垂直，注意用力一定要均匀，可使表面磨痕愈来愈细。（2）腐蚀研磨过的试件在镜检以前先进行腐蚀。腐蚀的主要方法是，首先把试件仔细地抛光后在流动的清
28、水中冲洗，用纯酒精脱脂、吹风机吹干；然后，立即在 4%硝酸酒精溶液中进行腐蚀，并用脱脂棉擦试，腐蚀时间为 23 分钟之后，把腐蚀过的试件立即在流动清水中冲洗、吹风机吹干。腐蚀的目的是两个，一是把因研磨产生的试件表面流动层及加工硬化层除去；二是显现组织，也就是说在多相组织的情况下，不同的相腐蚀程度不同，即使是在单相组织情况下晶界与晶内，或由于结晶部位不同受腐蚀的程度也不一样。受腐蚀则会变为粗糙面，因而光束易散射，镜检时看起来就暗，而且腐蚀程度不同的区域分界处会产生阴影，铁素体在一般的腐蚀中，不容易被腐蚀，因而在显微镜下观察是白色，珠光体是一层铁素体与一层渗碳体重叠形成的组织，在显微17镜下呈暗灰
29、色。3、显微镜观察(1) 用显微镜观察 (放大倍数取 40 或 80 倍)被试钢材焊接接头组织变化特点，并在较高的放大倍数观察下，画出下列各区组织：a、焊缝金属b、过热区(是否有魏氏组织，晶粒大小)c、正火区(注意观察晶粒大小 )(完全重结晶区)d、部分相变区(注意珠光体的的形状)(部分结晶区)e、基本金属（四） 、实验报告的内容1、实验的主要任务2、实验结果(附金相组织简图)3、分析所得结果、结论。（五） 、思考题1、为什么低碳钢、低合金钢焊接时焊接接头分为焊缝区、过热区、正火区、部分相变区、基本金属？在低碳钢的焊接接头中，热影响区分为四部分，熔合区，过热区，正火区，部分相变区，在正火区中，
30、加热温度在 AC3 以上至 1100，低碳钢加热至这个温度区内，铁素体和珠光体全部转化为奥氏体。由于温度不太高，晶粒为长大，冷却后得到18均匀细小的铁素体加珠光体组织，既有较高强度，又有较好的塑性和韧性。而在部分相变区 加热温度范围在 AC1 至 AC3 之间。 在此温度下，珠光体和部分铁素体转变为晶粒细小的奥氏体。未转变的那一部分铁素体，在升温中晶粒长大，形成比较粗大的铁素体。我的问题是为什么在温度较高的正火区，“由于温度不太高，晶粒为长大，”而在温度较低的部分相变区，在升温中晶粒长大，形成比较粗大的铁素体。温度高的晶粒没长大，温度低的晶粒却长大四、焊接接头硬度实验（一） 实验目的1、学会如
31、何进行焊接接头硬度实验2、根据硬度结果评定被试钢材的可焊性（二） 实验仪器1、维氏硬度计 一台2、被试验钢板(若超过 20mm 厚，则在一面加工，保留一轧制面，加工至 20mm 厚，若板厚小于 20mm，则不加工)。3、焊接材料：4mm 焊条（或其他焊接材料）4、电焊机（直流） 一台5、电流表（直流）6、砂轮切片机 一台7、金相砂纸及硝酸酒精腐蚀液等8、抛光机 一台9、直尺 一把（三） 实验方法1、试件准备 可以使用小铁研切断后的试件，但要注意两个平面平行，以保持测量的准确。 专门制取试件试件尺寸为 20075mm (若在预热条件下焊接，试件尺寸为 200150mm)，焊道长为 12510mm
32、，在试板中间部位平焊位堆捍，焊接电流 17010A，焊接速度15010mm/min，试件焊后在静止空气中自然冷却，且不进行任何热处理。2、硬度测定 焊后至少要经过 12 小时才能取测量硬度的试样，取后要尽快测试硬度。 室温下，采用机械加工法垂直切割焊缝的中部，如图 1 所示，然后在此断面上硬度测量试样。切割时为了避免热影响区的硬度受加热温度的影响，应当边加工边冷却。19 硬度测量试样的检测面经打磨、抛光后应进行腐蚀，硬度检测位置按图 2 所示进行。对于堆焊焊道试件，在与熔合线相切的0 点两侧直线上每隔0.5mm 打一点，在室温下进行，用载荷为 l0kg的维氏硬度计测定，切点 0 及两侧各 7
33、个以上的点作为硬度测定点。对于铁研试件的硬度测定如图 2b 所示，只是硬度测定线穿过焊缝，但应平行母材表面，其余与以上标准测量法相同。（四） 实验报告1、应写明实验目的和实验结果2、对实验结果的分析（五） 、思考题1、低碳钢、低合金钢焊接时焊接接头各部位的硬度是否相同？为什么？不相同。材料不同，含碳量不同。图 1 硬度试样的加工图 2 硬度测定位置20五、焊接工艺评定实验（一）实验目的1了解焊接工艺评定的程序和掌握焊接工艺评定综合实验的方法。2初步掌握所选焊接方法的操作要领。（二）实验仪器和实验材料1焊接工艺评定试板制备(1)焊接工艺评定试板（16MnR 低合金钢板） 1 对(2)焊条 (E7
34、015-D2Q4 ) 若干(3)焊丝(H08Mn2SiA) 若干(4)CO2 气体(5)Ar(80%)+ CO2(20%)气体(6)硅整流电焊机 1 台(7) 熔化极气体保护焊机 1 台(8) CO2气体保护焊机 1 台(9)焊条烘干箱 1 台(10)放大镜 1 块（三）实验步骤1确定焊接工艺评定任务本实验的任务是对通过焊接材料熔敷金属扩散氢测定(45甘油法)实验、小铁研抗裂试验、焊接接头的金相组织、焊接接头硬度实验(金属焊接性综合实验)所拟定的16MnR 低合金钢板对接接头焊接工艺进行评定。2制定焊接工艺应根据被焊材料的成分、板厚和性能图 1 板材对接焊缝试件21以及焊接材料熔敷金属扩散氢测
35、定(45甘油法)实验、小铁研抗裂试验、焊接接头的金相组织、焊接接头硬度实验的结果制定焊接工艺。制定焊接工艺时应了解 JB4708-2000标准中有关焊接工艺指导书所反映的待评焊接工艺评定因素内容。3施焊试件焊接工艺评定试件的尺寸如图 1 所示，宽度为大于或等于 250mm，长度应充分考虑制备试样数量的需要，本实验取为 300mm，厚度取产品的原厚。对焊接工艺评定试件严格按照焊接工艺指导书中规定的23表 1 焊接工艺评定报告（JB4708-2000）单位名称 批准人签字 焊接工艺评定报告编号 日期 焊接工艺指导书编号 焊接方法 机械化程度 （手工、半自动、自动） 接头用简图画出坡口形式、尺寸垫板
36、、焊缝层次和顺序等母材 钢材标准号 钢号 类、组别号 与类、组别号 相焊厚度直径 其他 焊后热处理 温度 保温时间 气体：气体种类 混合气体成分填充金属： 焊条标准 焊条牌号 焊丝钢号、尺寸 焊剂牌号 其他 电特性： 电流种类 极性 焊接电流（A） 电压（V） 其他 焊接位置：对接焊缝位置 方向（向上、向下）角焊缝位置 技术措施：焊接速度 摆动或不摆动 摆动参数 多道焊焊或单道焊（面） 单丝焊或多丝焊 其他 预热： 预热温度 层间温度 其他 焊缝外观检查：无损检查渗透探伤（标准号、结果） 超声波探伤（标准号、结果） 磁粉探伤（标准号、结果） 射线探伤（标准号、结果） 其他 拉 力 试 验 报告
37、编号试样号 宽 厚 面积 断裂载荷 抗拉强度 MPa 断裂特定和部位弯 曲 试 验 报告编号试样编号及规格 试样类型 弯轴直径 试验结果24续表 1冲 击 试 验 报告编号试样号 缺口位置 缺口形式 试验温度（） 冲击功 J角焊缝试验和组合焊缝试验检验结果：焊透 未焊透 裂纹类型和性质：（表面） （金相） 两焊角差 其他检验检查方法（标准、结果） 焊缝金属化学成分分析（结果） 其他 结论：本评定按 JB4708-2000 规定焊接试件检验试样，测定性能，确认试验记录正确，评定结果 （合格不合格） 施焊 （签字） 焊接时间 标记填表 （签字） 日期审核 （签字） 日期焊接工艺进行焊接。4理化实验
38、对焊好的试件依次进行外观检查实验、无损检测实验（仅做渗透实验）和力学性能及弯曲性能实验（力学性能及弯曲性能实验暂不做） 。5编制焊接工艺评定报告将各种焊接工艺因素和理化实验的结果填入 JB4708-2000 标准推荐的 “焊接工艺评定报告”的表格 (见表 1)中，对评定结果作出结论。(四)基本实验的实验方法1.外观检查实验用肉眼或放大镜检查焊接工艺评定试件的焊接接头表面有无裂纹缺陷。经检查，25没有裂纹方可认为外观检查台格，才能进入下一项实验。2无损检测实验 采用渗透探伤检测方法（或超声波探伤）对焊接工艺评定试件的焊接接头进行检测。实验方法详见实验六。3 力学性能和弯曲性能实验(l)制取试样
39、经外观检查和无损检测实验合格后，按照图 1 所示的位置，用机械的方法制取试样。试样的类别和数量应符合表 2 的规定。表 2 力学性能和弯曲性能试验项目和试样数量试验项目和试样数量/ 个拉伸试验 弯曲试验 2） 冲击试验 4）5）试验母材的厚度 a/mm拉伸 1） 面弯 背弯 侧弯 焊缝区 热影响区 4）a1.5 2 2 2 - - -1.5a10 2 2 2 - 3 310a20 2 2 2 3) 3 3a20 2 - - 4 3 31) 一根管接头可以代替两个板形试样。2) 当试件焊缝两侧的母材之间或焊缝金属与母材之间的弯曲性能有显著差别时，可改用纵向弯曲试验代替横向弯曲试验。纵向弯曲时只取
40、面弯和背弯试样各 2 个。3) 可以用 4 个横向弯曲试样代替 2 个面弯和 2 个背弯试样。4) 当焊缝两侧母材的钢号不同时，每侧热影响区都取 3 个冲击试样。5) 当无法制备 5mm10mm55mm 小尺寸冲击试样时，免做冲击试验。(2)拉伸实验采用紧凑型板接头带肩板形拉伸试样。试样形状和尺寸如图 2 所示，采用全厚度试样。拉伸实验按 GB2651-89焊接接头拉伸试验方法 的规定进行，测出 b、 、 s、 、 值。图 2 板接头板形拉伸试样26(3)弯曲实验试样及其制备根据 GB2653-89焊接接头弯曲及压扁试验方法 的规定进行，本实验选用横向弯曲试样，正弯和背弯试样各两个。试样的形状
41、及尺寸如图 3 所示。对于板材焊接试件，当其厚度不超过 20mm 时，弯曲试样的厚度 a 通常应为焊接接头试件厚度。弯曲试样的宽度 b 应不小于厚度 a 的 1.5 倍，至少为 20mm。合格指标为:试样弯曲到规定的角度后，其拉伸面上沿任何方向不得有单条长度大于 3mm 的裂纹或缺陷。试样的棱角开裂一般不计，但由夹渣或其它焊接缺陷引起的棱角开裂长度应计入。(4)冲击实验冲击试验按 GB2650-89焊接接头冲击试验方法 的规定进行。试样的形状和尺寸如图 4 所示。试样的缺口轴线应当垂直焊缝表面，试样的焊缝、熔合线和热影响区的缺口位置如图 5 所示，其中焊缝区试样的缺口轴线应位于焊缝中心线上，焊
42、接热影响区试样的缺口轴线至试样轴线与熔合线交点的距离大于零，且应尽可能多地通过热影响区。试样加工成 10mm10mm55mm 后，在开缺口前应先进行腐蚀并清楚地显示出焊缝，然后按要求进行划线，确定缺口加工位置。合格指标为：每个区 3 个试样为一组的常温冲击吸收功的平均值应符合图样或相关文件规定。且不得小于 27J，至多允许有 1 个试样的冲击吸收功低于规定值 ;但不低于规定值的 70%。图 3 横向弯曲试样图 4 V 型缺口冲击试样27（六） 综合实验报告要求1给出制定焊接工艺的依据及其所制定的焊接工艺。2制表并填写“焊接工艺评定报告” 。3在综合实验报告结论一栏中，作出结论。 （七） 、思考
43、题1、为什么要进行焊接工艺评定？通过焊接工艺评定可以得到指导生产的焊接工艺，是制定焊接工艺规程的重要依据。2、焊接工艺评定包括那些内容？对拟定的焊接工艺通过焊接试件、加工试样、进行各种检验、检测和理化试验，对焊接工艺的正确性和覆盖范围作出结论。3、焊接工艺评定时力学性能试样数量是如何确定的？ 力学性能试验所需试样的型式和数量按 QW-452 的规定a） 开在焊缝区b） 开在熔合线c）开在热影响区图 5 V 型缺口位置28六、焊缝的渗透探伤实验（一） 、试验目的1、熟悉用渗透探伤检测焊接缺陷的基本方法。2、对焊接工艺评定实验的焊接质量作出评判。（二） 、实验仪器和实验材料1、放大镜 一块2、渗透
44、剂 若干3、显像剂 若干4、清洗剂 若干5、焊接工艺评定焊接试件 若干 （三） 、渗透探伤的步骤1、预处理在渗透探伤前，应对受检表面及附近 30mm 范围内进行清理，不得有污垢、锈蚀、焊渣、氧化皮等。当受检表面妨碍显示时，应打磨或抛光处理。在喷、涂渗透剂之前，需清洗受检表面，如用丙酮干擦，再用清洗剂将受检表面洗净，然后烘干或晾干。2、渗透用浸浴、刷涂或喷涂等方法将渗透剂施加于受检表面。采用喷涂法时，喷嘴距受检表面宜为 2030mm，渗透剂必须湿润全部受检表面，并保证足够的渗透时间 (一般为1530min)。若对细小的缺陷进行探测，可将工件预热到 4050，然后进行渗透。4、清洗施加的渗透剂达到
45、规定的渗透时间后，可用布将表面上多余的渗透剂除去，然后用清洗剂清洗，但需注意不要把缺陷里面的渗透剂洗掉。若采用水清洗渗透剂时，可用水喷法。水喷法的水管压力为 0.2MPa，水温不超过 43。5、干燥用清洗剂清洗时，应自然干燥或用布、纸擦干，不得加热干燥。在用干式或快干式显象剂显象前，或者在使用湿式显象剂以后的干燥处理中，被检工件表面的干燥温度应不大于 52。6、显象清洗后，在受检表面上刷涂或喷涂一层薄而均匀的显象剂，厚度为 0.050.07mm，保持 153Omin 后进行观察。7、观察应在 35OLx 以上的可见光下用肉眼观察，当受检表面有缺陷时，即可在白色的显象剂上显示出红色图象。技术要求：不允许有任何裂纹和分层存在。（四）实验报告81、 应写明实
