综合实验报告(R焊接102郭亚伟)

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：弧焊电源的构造及外特性的测定实验、焊缝成形规律实验。

1

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BX－500电焊机的外特性曲线及调节特性。 3）研究BX－500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： ①焊机BX－500 ②焊机BX3－300 ③焊机BX1－330 ④电阻箱 ⑤短路开关 2）仪表

①交流（钳形）电流表（0－1000A） ②交流电压表（0－100V） ③辅助工具一套及导线若干。

V

一台

一台 一台 二只

一只 一块

三块

W抗 V ~ W1 W2 V 图1空载试验电压表接线

3、实验步骤

1）各种型号焊机的认识

2

图2 实验线路 ① 观察和熟悉焊机外形，记录名牌数据； ② 打开机壳，观察焊机内部结构；

③ 了解各台焊机各部分的作用，分析各类焊机的结构特点。

2）BX－500电焊机外特性的测定： ① 按图1和图2接线： ② 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。

1 2 3 气隙 最大 中间 最小 U0 U抗 Uw2

③ 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。 称 名次 序 空载 1 2 3 4 5 6 短路 I焊 U端 U抗 Uw2

3

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。

称 名U 次 序 大档 小档 大档 空载 1 59 54 5 10 2 56 38 72 50 3 47 23 130 75 4 38 15 195 89 5 24 8 220 95 6 24 8 220 95 短路 0 0 300 108 63 62 0 0 I 小档 4、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：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？（U抗在规范调整中变化如何？为什么？气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，根据弧焊变压器外特征方程，阻抗越大，空载电压就越小。）

4

（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ZX5－250） 2）可变电阻箱

3）直流电压表（0－100V） 5）三相铁壳开关 6）导线及工具 3、实验步骤 1）焊机的认识

①观察和熟悉焊机外形，名牌并记录；

②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； ③试分析焊机电气原理图并在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 ①按图3接线：

一台

二只 一块

一只 若干

4）直流电流表（0－1000A）、（0－20A）

各一块

+ ZX5-400 － V V A K R1 R2 图3 实验接线 ②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。 次 数 空载 据 据 项 目 数 1 2 5

3 4 5 6 短路 Ud Id

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（Al2O3） 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2~3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，在显微镜下呈暗灰色。

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

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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，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

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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：Φ4mm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

① 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。 ② 专门制取试件

试件尺寸为200×75mm (若在预热条件下焊接，试件尺寸为200×150mm)，焊道长为125±10mm，在试板中间部位平焊位堆捍，焊接电流170±10A，焊接速度150±10mm/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

① 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。 ② 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。

③ 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

18 图1 硬度试样的加工 点0及两侧各7个以上的点作为硬度测定点。

图2 硬度测定位置 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。

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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 (E7015-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、板厚和性能以及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

图1 板材对接焊缝试件

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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

（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？

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力学性能试验所需试样的型式和数量按QW-452的规定

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20~30mm，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15~30min)。若对细小的缺陷进行探测，可将工件预热到40~50℃，然后进行渗透。

4、清洗

施加的渗透剂达到规定的渗透时间后，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0.05~0.07mm，保持15~3Omin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

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1、 应写明实验目的和实验结果。 2、 对实验结果的分析。 （七）、思考题

1、焊缝的渗透探伤是检测内部缺陷的？还是检测表面缺陷的？

检测表面缺陷。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zqk3.html