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《焊接质量检测技术》教学教案—任务七焊接接头的力学性能试验

任务一焊接接头的力学性能试验
教学目的要求:
1. 能够根据焊接接头正确选择力学性能的种类;
2. 能够正确从焊接接头上截取试样;
3. 能够进行力学性能试验的操作;
4. 能够按照标准分析力学性能试验结果;
重点难点:焊接接头的力学性能指标及拉伸、弯曲、冲击的试验原理;
教学难点:焊接接头的力学性能试验操作过程;
课时分配, 理论4-6学时;实践2学时
【相关知识】
一、力学性能试验概述
1. 力学性能指标
(1)强度
(2)屈服点或屈服应力
(3)塑性
(4)弹性
(5)韧性
(6)脆性
(7)硬度
(8)疲劳强度
(9)延展性
2.力学性能试验取样的一般原则
(1)由于试样从试板上截取,因此焊接试板的尺寸必须满足相应的要求。

试板两端不能利用的长度要去除,去除的长度最小不应低于25mm。

(2)试板的性能存在各向异性,因此为各种不同目的所截取的试样,其取样部位必须符合规定,(3)保证试样加工符合规定的精度和公差。

各种试样都有具体规定,例如V型缺口比U型缺口的冲击试样对表面粗糙度的要求就高一些。

(4)试验的实物及委托单上必须有标记,但标记的部位不应在试验面上,要易于辨认识别,委托单要随实物一起流转。

(5)试验所使用的仪器设备必须状态良好,计量刻度数据显示准确可靠,误差符合规定。

二、力学性能试验的分类
1.拉伸试验
2.弯曲试验
3.缺口冲击试验
4.硬度试验
5.疲劳试验
6.断裂韧性试验
三、力学性能试验的应用
1.拉伸试验
(1) 焊接接头的拉伸试验
焊接接头的拉伸试验应按GB/T2651-2008《焊接接头拉伸试验方法》标准进行,以测定接头的抗拉强度和抗剪负荷。

(2) 焊缝及熔敷金属的拉伸试验
焊缝及熔敷金属的拉伸试验应按GB/T2652-2008《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》标准进行,以测定其强度(R m 和R eH )以及塑性(A 和Z )。

试样分有单肩、双肩和带螺纹试样三种,如图2-5所示。

通过拉伸试验,能够提供的特征值主要包括:抗拉强度R m (N/mm 2)、屈服极限R eH (N/mm 2)、屈服点R P0.2(N/mm 2)、伸长率 A 、断面收缩率 Z 、屈强比等。

R m = 0
S F m (2-1) 屈服极限定义为指材料在出现屈服现象时所能承受的最大应力。

R eH = 0
S F e (2-2) 伸长率 A 是衡量材料塑性变形能力的一种方式。

A= 0
0L L L u - = 0L L ∆×100% (2-3) 断面收缩率 Z 是衡量材料塑性变形能力的另一种方式。

Z = 00S S S u - = 0
S S ∆×100% (2-4) 2.弯曲试验
弯曲试验应按GB/T 2653-2008《焊接接头弯曲试验方法》标准的有关规定进行。

(1) 横弯试验;
(2) 纵弯试验;
(3) 横向侧弯试验;
3. 缺口冲击试验
缺口冲击试验实验目的是测定焊缝金属或焊件热影响区在受冲击载荷时抵抗断裂的能力(韧性),以及脆性转变的温度。

(1)缺口冲击试验的试样
试验时,根据实际情况将试样加热或冷却至所规定的试验温度,保持足够长的一段时间,然后按照GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》和GB/T 2650-2008《焊接接头冲击试验方法》标准在专门的试验机上进行。

(2)缺口冲击试验的特征值
①吸收能量K
②断面外观
【任务实施】
一、拉伸试验
1.力学性能试验设备
2. 试件制备
①焊接接头拉伸试验用的样坯从焊接试件上垂直于焊缝轴线方向截取,并通过机械加工制成标准拉伸试样。

②试样应采用机械加工或磨削方法制备,要注意防止表面应变硬化或材料过热。

在受试长度范围内,表面不应有横向刀痕或划痕。

③每个试样均应打有标记,以识别它在被截试件中的准确位置。

④若相关标准和产品技术条件无规定时,则试样表面应用机械方法去除焊缝余高,使其与母材原始表面齐平。

通常试样厚度仅应为焊接接头试件厚度。

3.操作步骤
①记录试验场所环境温度,一般在10~35℃室温进行。

②开机后,确保机器运转正常。

根据试件的材质和规格选用合适的万能试验机及有效量程,并对机器进行调零。

(3)测试试样的原始尺寸,对试件进行原始标距,计算原始横截面积。

④使用合适的夹具夹持试样,夹具与试件不得产生相对滑移。

试样应平稳夹在上下钳口中,尽可能保持试样垂直。

⑤以相同的速度缓慢且均匀施加轴向力F来拉伸夹持的试样,同时观察测量拉力和试样的变形过程,直至试样断裂为止。

⑥试验中,当试验设备发生故障或操作不当而影响试验数据时,试验结果应视为无效。

⑦试件断裂位置的测量,必要时可以通过宏观浸蚀试样侧面的方式确定焊缝位置。

⑧检查断裂试样断口表面,保存数据,整理试验原始记录,根据相关标准对试验结果进行评定。

4.评定
二、弯曲试验
1.弯曲试验设备
2. 弯曲试样的制备
3. 圆形压头弯曲试验步骤(三点弯曲)
4. 评定
三、冲击试验
1. 冲击试验机
2. 试样制备
3. 试验步骤
4.评定
【任务小结】
【后测】
1. 选择题、判断题和简答题;
2. 技能训练;。

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