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焊接过程高温三维全场应变实时检测

一、 方案设计思想
焊接过程焊缝区的变形机理研究是长期存在的难题，数值模拟和仿真误差大，由于焊缝区存在1000度以上高温，实际测量非常困难，这是困扰焊接研究的长期未解决的难题。西安交通大学经过长期试验，采用自主研制的“XJTUDIC三维数字散斑全场应变测量分析系统”，提出了焊接高温变形的三维全场变形实时检测方案。
 

XJTUDIC三维数字散斑全场应变测量分析系统
	测量系统的软硬件

二、 测量内容
      钢板全场位移和应变。实际测量变形，在试件焊缝区制备高温散斑，而非焊缝区内制备高温漆散斑。采用GTAW焊接钢板，使用XJTUDIC进行光学三维检测。


三、 试件准备
      材质：Q235、45#
      规格：300mm*200mm*3mm
      处理：在试件的焊缝区处喷砂打磨处理

四、 耐高温散斑制备

在试件焊缝区处覆盖漏板，制备高温散斑
     

图1  高温散斑制备

 
 图2 同时具有高温胶与高温漆散斑的试件

五、 焊接
     使用GTAW平板堆焊，焊接参数如下表：
 

     六、 XJTUDIC摄影测量
     引弧时，DIC开始采集图片，每秒采集2帧图片，共采集7min。
     实验现场如下图，可见焊缝区的高温胶散斑在焊接后还较为完好。

 

图3 实验现场
 

 
图4 焊接过程及三维全场变形实时检测
 

 
 图5 焊接时焊弧处呈红色

图6 焊接后的钢板：

七、 计算结果
       可以算出焊缝区的变形。在计算过程中，焊弧处由于温度过高，钢板呈红色，不可计算，冷却后，恢复图像的相关性，可计算。

 
图7  开始焊接时测量的三维全场实时变形
 
图8  焊接过程测量的三维全场实时变形

 
图9 焊接结束时测量的三维全场实时变形