[发明专利]一种焊接连续冷却转变曲线的测量方法

权利要求书

1.一种焊接连续冷却转变曲线的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)采用膨胀法测得材料的临界点，包括相变开始温度Ar3，相变结束温度Ar1；

2)选定焊接热循环模型，用公式(1)表示：

T_(y,t)＝f(A,B,C,…,t) (1)

式中，t为时间，T_(y,t)为经过时间t之后的温度，A，B，C…为与焊接工艺参数和材料相关的常数；

确定开始冷却温度T₀，且T₀＞Ar3，即确定出连续冷却过程的起始点；T₀确定方法如下：

按公式(1)计算时，作为与焊接工艺参数相关常数之一的焊接输入线能量选取最小值；然后将Ar3代入公式(1)后得到对应的时间t₁；求得的时间t₁有两个值，较大的一个t₁值为冷却过程中温度达到Ar3时所用时间，将该t₁值向前推移一个时间间隔t₂得到t₀，最后将t₀代回到公式(1)中，计算出的温度即为T₀；

由于在连续冷却转变图中只需示出起始点之后的部分，因此，将公式(1)转化为公式(2)：

T_(y,t)＝f(A,B,C,…,t+t₀) (2)

将与焊接工艺参数和材料相关的常数代入公式(2)，得到对应焊接工艺特征参数的一系列冷却曲线，将这些冷却曲线绘制在同一图中；

3)用步骤2)所述焊接热循环模型进行焊接热循环工艺模拟，采集试验材料的温度和膨胀量，并根据采集的数据绘制膨胀量与时间关系曲线，用公式(3)表示：

E_(D,t)＝g(t) (3)

式中，E_(D,t)为膨胀量；

4)在步骤3)绘制的膨胀量与温度关系曲线中，分别在发生相变前及发生相变后的曲线段上选取N个点，然后将这N个点的坐标分别代入到公式(1)中，求出与常数A，B，C…对应的A'，B'，C'，…，得到公式(4)；

E'_(D,t)＝f(A',B',C',…,t) (4)

式中，N根据公式(1)中常数参数的数量确定；公式(4)对应的曲线为：假定材料在冷却过程中未发生相变时，随着温度的降低体积逐渐减小的变化曲线；

5)将公式(4)绘制成曲线，同时绘制步骤3)中确定的膨胀量与时间关系曲线，对比2条曲线，则2条曲线开始发生偏折时的偏折点即为相变点；然后根据步骤3)中采集的温度、时间与膨胀量的对应关系，确定发生相变时的温度；2条曲线由分离开始又重新重合的点即为相变结束点；然后根据步骤3)中采集的温度、时间与膨胀量的对应关系，确定发生相变时的温度；

6)重复步骤3)～步骤5)，对在不同焊接工艺参数下获得的膨胀曲线进行分析，得到一系列的相变点；将这些相变点标定在步骤2)中的各个冷却速度曲线图中，最后将相同相变类型的相变起始点和结束点连接成线，即得到焊接连续冷却转变曲线。

2.根据权利要求1所述的一种焊接连续冷却转变曲线的测量方法，其特征在于，所述步骤1)中，采用膨胀法测得材料的临界点，具体是将材料在奥氏体化温度下进行奥氏体化，然后缓慢冷却，并获取其在冷却过程中的膨胀曲线；应用切线法对膨胀曲线进行分析，得到临界相变温度Ar1、Ar3，其中Ar3对应相变开始温度，Ar1对应相变结束温度。

3.根据权利要求1所述的一种焊接连续冷却转变曲线的测量方法，其特征在于，所述步骤2)中，根据实际焊接工艺过程，结合包括材料的密度、比热容、热导率，以及焊接输入线能量、预热温度和板厚在内的各顶参数，采用现有的模型进行计算，通过计算结果选定对应的焊接热循环模型。

4.根据权利要求1所述的一种焊接连续冷却转变曲线的测量方法，其特征在于，所述步骤6)中，不同焊接工艺参数为焊接输入线能量或由800℃冷却到500℃时所用的时间即t_8/5。