微不雅组合测试仪MCT3 | 焊接的机器功能表征

焊接也被称作熔接，通常是一种以加热、高温大概高压的方法接合金属或其他热塑性质料如塑料的制造工艺及技能。焊接工艺多用于制造业，重要用途便是把小的金属质料毗连成大的（按图纸或必要的尺寸），或通过毗连（焊接）做出所必要的多少体。诸如造船坞、飞机制造业、汽车制造、桥梁等都离不开焊接。

热源能量的漫衍即热量的流传和漫衍很大水平上与这些参数相干，然而因为热量的漫衍是出现梯度的，从而造成焊缝四周的质料会受到影响，即所谓的“热影响区”（HAZ）。热影响区的形成道理非常简洁，在焊缝四周的质料受到了热源的影响，而温度低于质料的熔点，但其温度足以让四周质料的显微构造产生改变。显微构造的改变可导致机器性能的改变，如大概会显现硬度增添和屈服强度低落。同时因为显微构造的产生改变，热影响区更简单显现开裂和腐化情形，以是热影响区通常是构件最单薄的布局点。是以，相识热影响区和淘汰焊接所孕育发生的不良热效应是至关紧张。

焊缝和热影响区的典范尺寸通常为数百微米至几毫米。为了研究因为焊接历程引起的局部质料改变，仪器化压痕测试要领是首选，由于它们提供了符合的位移辨别率。比方，安东帕微观组合测试仪（MCT3）可以猎取焊缝或热影响区等等差别地区的硬度、弹性模量等力学性能。磨损量和摩擦性能可以很简单地通过摩擦磨损阐发仪来丈量，该阐发仪丈量摩擦系数并可用于估量磨损率。

微观组合测试仪MCT3

本文将展示焊缝及其相近局部地区的机器性能的表征本领的现实例子，同时也将总结所用表征本领对付焊接工艺优劣的评定和意义。

焊缝横截面的硬度漫衍情形

图1： 焊缝及其热影响区的横截面的视图和相对应位置上的硬度改变情形

如图1所示，利用Anton-Paar微观组合测试仪MCT3对采纳弧焊工艺对球墨铸铁举行焊接后所孕育发生的热影响区举行表征。简洁来说，便是在焊缝截面上沿着从母材到焊缝的偏向采纳MCT3对质料举行压痕测试。压痕试验重要在两个位置上举行：焊缝地区横截面和焊缝顶面。利用的最大载荷为5 N，加载和卸载速率选择为30 N/min，在最大载荷下保载1 sec。详细是沿着从未受影响的母材穿过HAZ到焊芯举行压痕测试，单个压痕的间距为0.25 mm。压痕测试的大抵位置和相应硬度漫衍如图1所示，效果清晰地评释了焊缝周边硬度的改变情形。靠近焊缝–在HAZ中–硬度在过渡区低落之前明显增添，在阔别焊缝的未受影响母材中稳健在~3 GPa。在焊缝的上外貌上发觉了雷同的效果（过渡区和热影响区的硬度增添），这证明了在横截面上得到的效果。

该应用案例展示的是仪器化压痕测试要领对付丈量焊接工艺孕育发生的热影响区HAZ的质料性能改变的意义地点，用图1中所示的要领可以直观的猎取相应位置的力学性能改变情形。从而，有助于科研职员及焊接事情者去估算HAZ的地区尺寸以及所检测出的焊缝及其四周局部地区的力学性能是否达标，更为怎样优化焊接工艺参数提供一份助力。

堆焊工艺下焊缝的摩擦学性能研究

堆焊是将硬质金属焊接在母材上的一种工艺，旨在进步母材的耐磨性，是一个很遍及的焊策应用。它用于磨机锤、挤压螺钉、高性能轴承和土方设置装备摆设。它也可用于压水反响堆的阀座和泵。与其他部件摩擦打仗的此类堆焊焊缝的磨损和摩擦学性能对付现实应用至关紧张。以下示例表现了对球墨铸铁举行的摩擦学试验，此中铸铁的堆焊层采纳等离子转移电弧工艺焊接。

图2： 热影响区和母材的摩擦系数改变情形

因为焊接工艺也属于快速凝集的一种冷却方法，从而得到了3mm厚度的热影响区且发觉该HAZ的微观布局中存在渗碳体布局，并且硬度显着高于铸铁。统共举行了两次摩擦试验：一次在母材上，另一次在焊接质料的热影响区内。在线性往复模式下均举行共5000次轮回的摩擦学表征试验，并且在最大牢固载荷为1 N情形下的最大线速率为1.6 cm/s，拔取的摩擦副为直径为6 mm的100Cr6钢球。摩擦试验效果如图2所示：焊接层的热影响区（HAZ）的摩擦系数（~0.8）高于母材（~0.5）。

图3： 采纳外貌表面仪丈量并记载母材和热影响区的磨损轨迹表面

图3展示的是运用外貌表面仪收罗并记载母材和热影响区在摩擦学试验后磨损轨迹的表面。通过比力图3的效果评释，热影响区的磨损远高于母材；母材的耐磨性高于热硬化区的耐磨性。图2和图3的评释，焊接工艺对焊接层热硬化区的摩擦系数和耐磨性孕育发生了负面影响，只管统一层的硬度有所增添。该题目的办理方案可所以转变焊接参数以进步热硬化区的耐磨性，大概减小其尺寸以最小化其对零件耐磨性的负面影响。

总的来说，Anton-Paar自研自产的压痕仪和摩擦学表征仪器均能为焊接工艺的研究和生产提供非常大的助力，其新一代检测本领的开辟对付焊接行业黑白常故意义的。