Page 81 - 结构装备施工技术分析与研究

» 第三章 焊接热处理技术

（3）电流电压信号采集与测量系统
电流电压影响了焊接过程的热量输出，激光的加入必然会对两 TIG 的电流电压信
号带来影响，本文对激光 - 双钨极 TIG 复合焊接的电流电压信号进行了采集。采集的
电流、电压信号经霍尔电流传感器、霍尔电压传感器进入电流电压采集仪内，最终汇
总至电脑。为了减少高频对于采集设备和结果的干扰，需先引燃 TIG 电弧，稳定后再

打开电流电压采集仪的电源。
（4）熔池及上部熔孔特征采集与测量系统
本文采用高速摄像设备对激光 - 双钨极 TIG 复合焊接、双钨极 TIG 焊接、激

光 -TIG 旁轴复合焊接的熔池及上部熔孔形态进行了采集。拍摄所用的高速摄像机为
FASTCAM Mini UX100，最高拍摄速度为 4000fps。从焊接前进方向后方进行采集，
摄像机与焊接方向水平面成 10°。高速摄像机及镜头固定在机器人上，随焊接过程的
进行而移动进行实时采集。

（5）温度场采集与测量系统
本文利用红外测温技术对激光 - 双钨极 TIG 复合焊接、双钨极 TIG 焊接、激
光 -TIG 旁轴复合焊接堆焊工件背部的温度场进行了采集。所用红外成像仪型号为

FLIRA315，其测量精度为 ±3%，测温范围为 80℃ ~1200℃。由于该热成像仪存在一
定的视角范围，本文将其固定在距离试样背部 300mm 的位置以采集工件背部一定焊
接长度范围内温度的变化。为了减少焊接过程可能对红外测温设备带来的影响，本文
在红外热成像仪前增加了保护镜片。
4. 焊接试样分析方法

（1）微观组织及断口形貌分析
金相组织观察与分析：首先以焊缝为中心利用线切割将焊后试样垂直于焊接方向
进行切割，试样尺寸为 25mm×10mm×5mm。其次切割完后依次将试样进行超声清洗、

镶嵌、砂纸（400~2000#）打磨、机械拋光、腐蚀 10s（4% 硝酸酒精溶液）、酒精冲洗、
电吹风吹干。最后利用光学显微镜（SOPTOP-XD30M）进行焊接接头微观组织的观
察与拍摄。
拉伸断口形貌观察与分析：由于焊接接头所有拉伸试样均断在母材上，本文对焊
缝拉伸试样的断口形貌进行了观察和分析。利用扫描电子显微镜（ZEISS- MERLIN

Compact）对断口进行二次电子扫描，将拉伸试验数据与断口形貌分析结果相结合分
析该焊接方法强韧化机理。
（2）力学性能测试

拉伸试验：试样厚度均为 5mm。利用线切割切取试样后利用机械加工手段去除
焊缝表面余高与背部成形，同时为了减少应力集中带来的影响，用砂纸打磨去除线切

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