[发明专利]一种角焊缝尺寸精确测量工具及方法

说明书

本发明属于角焊缝尺寸测量技术领域，具体涉及一种角焊缝尺寸精确测量工具及方法，该工具包括测量支座一、测量支座二、距离测量器一、距离测量器二、磁力开关一、磁力开关二、悬杆、立杆和角度测量盘；测量支座一通过磁力吸附到工件的立板上；距离测量器一用于测量立板侧的焊脚尺寸；测量支座二通过磁力吸附到工件的底板上；距离测量器二用于测量底板侧的焊脚尺寸；悬杆与测量支座一固定连接；悬杆能够绕测量点旋转，悬杆与角度测量盘的交汇处镂空；立杆上部与角度测量盘的测量点固定连接，下端与测量支座二固定连接；角度测量盘设有角度测量器；角度测量器用于测量悬杆偏离水平线的方向及角度。本发明能够高效、准确测量不同夹角的角焊缝尺寸。

技术领域

本发明属于角焊缝尺寸测量技术领域，具体涉及一种角焊缝尺寸精确测量工具及方法。

背景技术

基于ISO 15614-1:2017《金属材料焊接工艺规程及评定—焊接工艺评定试验》的焊接工艺评定流程中，焊工在第三方见证人员的监督下按照预焊接工艺规程(pWPS)中规定的焊接参数范围进行焊接。焊后目视检测人员需要对焊缝进行目视检测，以确认焊缝的外观成形、尺寸等是否符合ISO 5817《焊接—钢、镍、钛及其合金的熔化焊接头(束焊除外)—缺欠质量等级》标准的要求。

一般情况下，第三方见证人员会要求角接接头pWPS中的焊缝尺寸采用“焊喉厚度”的方式进行表示。而国际焊接标准ISO 2553《焊接及相关工艺—图纸上的符号表示—焊接接头》中对角焊缝的焊喉厚度有明确规定：焊缝截面里能够包含的最大等腰三角形(默认直角)斜边上的高定义为焊喉厚度。因此，角焊缝的焊喉厚度是无法直接测得的，只能采用将最小焊脚尺寸除以√2的方式获得。ISO 5817对角焊缝尺寸有多方面的限定，则根据已知的焊喉厚度，可以反推出使焊喉厚度符合要求的焊脚尺寸的取值范围。因此，焊脚尺寸是确定焊喉厚度和整体焊缝尺寸是否符合标准要求的基础，同时标准对焊脚尺寸测量精度的要求是非常高的。

实际测量过程中，角焊缝目视检测只能给出一个大概的尺寸测量结果，存在较大的误差。因此不存在明显尺寸偏大或者偏小的工艺评定角焊缝，一般都会进入到宏观金相检测环节，从而对焊缝尺寸进行精确地测定。但是，由于在宏观金相检测之前需要进行“试样截取”、“磨抛”、“腐蚀”等操作，所以整个检测过程比较费时费力。而一旦测量结果不符合标准要求，则需要调整焊接参数和焊接手法，重复焊接、备样、检测的过程，直至符合要求。由于整个过程需要第三方见证人员、第三方检测人员、焊接技术人员、焊工等多方参与，所以角焊缝尺寸合格判定一直都是角接接头焊接工艺评定的一大难题。

需要注意的是，无论是在实际生产，还是在工艺评定试板焊接的过程中，受立板底部加工平整度、焊接变形等各方面因素的影响，角接接头立板与底板之间很难保证完全垂直。由于相关标准中没有对两板之间的夹角进行限定，因此第三方不会因为立板与底板之间呈锐角或者钝角而将其列为不符合项，这就导致角焊缝尺寸的合格判定存在不清晰的问题，原因如下：

(1)两板非垂直条件下，目前常用的测量工具在测量两个焊脚尺寸时都存在较大的误差；

(2)针对直角的焊喉厚度定义不适用于非垂直夹角角焊缝，具体解释如下：

假设角焊缝两焊脚尺寸均为x，两板之间夹角为γ，不考虑角焊缝的余高。则焊缝截面积S＝x²*sinα，斜边上的高为h＝x*cos(γ/2)。

当夹角小于90°时，焊缝截面积会逐渐减少，而斜边上的高却会逐渐增加，导致按照斜边上高作为焊喉厚度条件下的焊接参数无法获得对应直角状态下的焊缝截面积，因此存在极大的安全隐患。

(3)没有相关标准对非直角角焊缝的焊喉厚度进行定义。

目前常用的角焊缝尺寸测量技术如下：