焊接接头微型剪切试验

刘俊

焊接接头是一个比较狭窄的区域，而在这狭窄的区域内却存在着组织的层状结构分布，这就导致了该区域内性能的梯度分布。在以往的焊接技术研究中，都粗略地将整个焊接接头作为同一组织来研究，一般采用常规的拉伸试验、弯曲试验和缺口冲击试验对焊接接头的力学性能进行定性评定。这种方法只能粗略判断出接头性能的强度指标，而对它的塑性指标却无能为力。为了定量评定焊接接头的强度指标和塑性指标，为焊接工艺参数的改进提供有力的数据，开展了微型剪切试验。

试验系统中的剪切刀具为平直刀口采用强度高，硬度较大，高淬透性和耐磨性的r12MoV材料，微型剪切试验的夹具，在剪切时要能稳固地夹持住试样。一个试验点剪切完后，必须能控制试样在夹具中前后移动，并且移动的距离能直接测量，即剪切间距可大可小。微型剪切试样是一种(1.5±0.02)mm×(1.5±0.02)mm见方的条形试样。

数据采集系统为包括

Sintech30/G试验机和与之相配的计算机系统。

微型剪切试验过程为：将加工好的剪切试样用

4％的硝酸酒精腐蚀以显示焊缝和热影响区；用工具显微镜测量接头各区域的长度，选好试验起始点，母材的剪切间距应比焊缝和热影响区的大，具体大多少应由焊接种类决定；调整与试验装置相连接的计算机系统中软件参数，使得每剪切一点就能直接得到该点的剪切强度、剪切屈服强度和截面压入率；试样放在剪切夹具中，拧紧螺母，开机进行剪切；一点剪切完后，松动螺母，旋转螺旋测微头将试样向前移动一个剪切间距，再次剪切；试样剪切完后，将每一剪切点所得的剪切强度、剪切屈服强度和截面压入率输入到Graftool软件中，进行数据处理，就得到整个焊接接头的性能梯度曲线。45^#钢电子束焊焊接接头的微型剪切试验结果见表1。

此试验系统适用于焊接接头的性能测试，也可用于任何非均质材料任意狭窄区域内的机械性能评定。目前，利用多试样变起点法，此试验系统的剪切间距可达0.1mm。

表 1 45#钢电子束焊焊接接头的微型剪切试验数据

坐标/mm	t _0.2/MPa	t _b/MPa	a /%	剪切区域	坐标 /mm	t _0.2/MPa	t _b/MPa	a /%	剪切区域
- 3.00	419	241	24.86	母材	-0.50	822	559	26.36	焊缝
- 2.75	430	232	18.18	母材	-0.25	836	565	15.85	焊缝
- 2.50	408	222	20.01	母材	0.00	924	608	10.98	焊缝
- 2.25	428	230	20.98	母材	0.25	588	309	19.41	焊缝
- 2.00	420	235	21.70	母材	0.50	751	508	16.22	焊缝
- 1.75	457	320	15.01	热影响区	0.75	554	425	16.32	焊缝
- 1.50	416	246	18.84	热影响区	1.00	475	291	21.16	热影响区
- 1.25	475	260	18.71	热影响区	1.25	420	234	20.70	热影响区
- 1.00	538	414	12.71	热影响区	1.50	431	241	21.80	热影响区
- 0.75	858	791	12.85	焊缝	1.75	428	249	20.73	热影响区

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