[实用新型]一种焊接过程中非接触式应变实时测量实验装置

说明书

本实用新型涉及一种焊接过程中非接触式应变实时测量实验装置。其技术方案是：包括散斑制备系统、焊接系统、图像采集传输装置和数据处理装置，焊接系统包括焊丝、导丝嘴、送丝轮、伺服机构，图像采集传输装置包括对钢板进行实时拍照的两台CCD相机、对工件表面进行补光的LED光源以及置于工件右方的图像采集传输中心，CCD相机和LED光源分别通过导线连接到图像采集传输中心；数据显示及处理装置一端与电源相连接，另一端与图像采集传输中心相连接。有益效果是：本实用新型通过两台CCD相机便可对工件变形前后进行拍照记录，从而得到3D全场数据分布，可以有效测量焊接过程中的实时应变，进而计算出工件的力学性能，数据准确，实验成本低。

技术领域

本实用新型涉及焊接实验力学领域，特别涉及一种焊接过程中非接触式应变实时测量实验装置。

背景技术

在工业生产中，焊接早已成为一种不可或缺的制造加工手段，被广泛的应用于各个领域。在焊接过程中，焊缝和热影响区的应力应变变化过程较为复杂且直接影响焊件质量，进而直接影响设备和生产的安全性和可靠性。而焊接过程中数值模拟和仿真误差很大，焊缝区及热影响区的变形机理不明确。焊缝区1000℃以上高温导致实际测量特别困难，是困扰研究焊接过程中焊缝区及热影响区的应力应变的一个难题。

传统的应变测量多为接触式测量方法，如利用电阻应变片和高温引伸计来实现应变的测量，但接触式应变测量方法存在如下缺点：

（1）电阻应变片测量应变：一个应变片只能测定构件表面一个点沿某一方向的应变，不能测量全域性的测量；只能测定电阻应变片栅长范围内的平均应变，对应力梯度大的应力场无法进行测量；因应变片需要粘贴在工件上，易出现人为损坏或粘贴不牢的现象；粘结剂对应变测量结果带来的影响不容忽视；

（2）高温引伸计测量应变：安装精度要求高；引伸计刀口易钝化，导致打滑；夹具的震动易影响实验结果。

由于接触式应变测量存在种种缺点，焊接过程机理复杂，因此设计一种焊接过程中非接触式实时应变测量实验装置是非常有必要的。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种焊接过程中非接触式应变实时测量实验装置，能够实时测量焊件的动态变形，可揭示焊接过程中的变形演化过程，对焊接数值计算有较好的验证效果，可以充分检验数值计算中的所做假设的合理性。

其技术方案是：包括散斑制备系统、焊接系统、图像采集传输装置和数据处理装置，焊接系统包括焊丝（6）、导丝嘴（7）、送丝轮（8）、伺服机构（12），焊丝（6）的上端通过导丝嘴（7）和送丝轮（8）支撑连接，且焊丝（6）的上端通过连接线与伺服机构（12）连接，通过伺服机构（12）控制焊丝（6）的送丝；

图像采集传输装置包括对钢板进行实时拍照的两台CCD相机（10）、对工件表面进行补光的LED光源（9）以及置于工件右方的图像采集传输中心（11），CCD相机（10）和LED光源（9）分别通过导线连接到图像采集传输中心（11）；

数据显示及处理装置（14）一端与电源（13）相连接，另一端与图像采集传输中心（11）相连接。

优选的，上述的散斑制备系统是在工作台（2）的上部安设工件（3），在工件（3）上表面设有多个散斑（4），且所述的工件（3）的上表面的中部设有坡口（1）。

优选的，上述的送丝轮（8）安装在横向移动架（16），且所述横向移动架（16）通过支架（15）支撑连接。

优选的，上述的焊丝（6）的下端为电弧（5），且电弧（5）设置在坡口处。

所述的工作台（2）的一侧设有风机（17）。