预评焊管用板材焊后扩口性能的方法

摘要

本发明属于材料性能检测领域，具体涉及一种预评焊管用板材焊后扩口性能的方法。包括：(1)制备试件，并标记原始标距；(2)将试件固定在冷弯试验机的下压头；(3)冷弯试验机的上压头对试件进行持续下压直至试件断裂，卸下试件，测量试验后标距的长度；其中，所述上压头与试件的接触面为圆柱面，且圆柱面的直径与焊管扩口工序中的模具直径相同；(4)对试件性能进行评价。本发明可使用平板对接焊缝来模拟焊管纵缝在扩口工序时的受力情况，量化反映焊接接头在扩口工艺时的力学性能，可使没有焊管及扩口设备的材料生产企业在材料出厂前更直接地了解产品的焊后性能，缩短产品评价与改进周期，提高产品研发效率。

说明书

技术领域

本发明属于材料性能检测领域，具体涉及一种预评焊管用板材焊后扩口性能的方法。

背景技术

焊管扩口是汽车排气管成型的常见工序，也是较容易发生开裂的工序。但是，目前只有杯突等材料塑性评价指标来反映焊接接头的强塑性，还未有模拟焊管纵缝在扩口工艺中实际受载情况的评价试验方法。

发明内容

为了使材料生产单位，在没有焊管及扩口设备的情况下，通过平板对接焊缝反映焊管纵缝在扩口工序中要求的重要力学性能，并对其进行评价，使上游材料生产企业提前了解焊管的扩口性能。本发明提供了一种预评焊管用板材焊后扩口性能的方法。

具体的，本发明的一种预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，包括：

(1)制备试件，并标记原始标距；

(2)将试件固定在冷弯试验机的下压头；

(3)冷弯试验机的上压头对试件进行持续下压直至试件断裂，卸下试件，测量试验后标距的长度；其中，所述上压头与试件的接触面为圆柱面，且圆柱面的直径与焊管扩口工序中的模具直径相同；

(4)对试件性能进行评价。

上述的预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，所述试件呈哑铃状，包括平行段和夹持段，其中，所述平行段包括焊缝，所述夹持段固定在所述下压头。

上述的预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，所述平行段长度不小于所述圆柱面的直径，所述平行段的宽度为所述夹持段的宽度的三分之一，所述平行段的宽度不大于所述圆柱面的宽度，所述原始标距长度不大于所述平行段长度。

上述的预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，所述下压头与所述试件的接触面内侧需倒圆角。

上述的预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，所述焊缝位于所述上压头正下方。

上述的预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，所述试件的夹持段通过紧固装置固定在所述下压头。

上述的预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，所述评价包括合格性评价和参数性评价。

上述的预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，所述合格性评价包括：根据延伸率计算公式计算所述试件的延伸率，当所述试件的延伸率大于用户扩口工序要求的扩口率且不发生断裂时，即为合格，反之则不合格。

上述的预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，所述参数性评价包括：根据延伸率计算公式计算所述试件的延伸率，将不同批次焊管用板材的延伸率进行比较，以评价不同批次焊管用板材的焊后扩口性能。

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

本发明可使用平板对接焊缝来模拟焊管纵缝在扩口工序时的受力情况，量化反映焊接接头在扩口工艺时的力学性能，可使没有焊管及扩口设备的材料生产企业在材料出厂前更直接地了解产品的焊后性能，缩短产品评价与改进周期，提高产品研发效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明中试件的俯视图；

图2为本发明中试件的侧视图；

图3为本发明中试件与下压头、上压头的位置示意图；

图4为实施例1中通过性能评价计算得到的板材合格率(％)统计；

其中：1为试件、11为平行段、12为夹持段、111为焊缝、121为孔、2为下压头、3为紧固装置、4为上压头、44为上压头圆柱面。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

本发明利用现有的冷弯试验机为基础并加以改造，使试件在弯曲过程中夹持端的绝对位置保持不变，试件即会发生有曲率的拉伸变形，以模仿焊管纵缝在扩口工序中受到环向加载的应力应变状态。通过试验可得到试验参数与结果，进而可对焊接接头进行扩口性能的评价。

具体的，本发明的一种预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，包括：

(1)制备试件，并标记原始标距；

(2)将试件固定在冷弯试验机的下压头；

(3)冷弯试验机的上压头对试件进行持续下压直至试件断裂，卸下试件，测量试验后标距的长度；其中，所述上压头与试件的接触面为圆柱面，且圆柱面的直径与焊管扩口工序中的模具直径相同；

(4)对试件性能进行评价。

本发明的预评焊管用板材焊后扩口性能的方法中，通过将上压头与试件的接触面设定为与焊管扩口工序中模具直径相同的圆柱面，可以使板材焊缝受到与扩口工序中焊管纵缝相同的环向载荷，从而实现焊管用板材焊后扩口性能的预评价。

在一些优选的实施方式中，如图1至图3所示，本发明的一种预评焊管用板材焊后扩口性能的方法，包括：

(1)制备试件1，并标记原始标距。

优选的，如图1所示，所述试件1呈哑铃状，包括平行段11和夹持段12，其中，所述平行段11包括焊缝111，所述夹持段12上设有孔固定在所述下压头2。

优选的，所述平行段11长度不大于上压头圆柱面44直径，平行段11宽度不大于上压头圆柱面44宽度。

本发明通过将试件1设定为哑铃状，且平行段11长度不大于上压头圆柱面44直径，目的是减小焊缝111处承载截面，从而保证母材不先于焊缝111处断裂，使试验结果有效。

进一步优选的，所述平行段11的宽度为所述夹持段12的宽度的三分之一，借此，使母材不先于焊缝111处断裂，进一步保证试验结果有效。

优选的，所述平行段11和所述夹持段12之间包括弧形的过渡段(未编码)。

优选的，所述原始标距长度小于平行段长度。

优选的，所述平行段的宽度不大于所述圆柱面的宽度。

(2)将试件1固定在冷弯试验机的下压头2。

优选的，如图2所示，所述下压头2与所述试件1的接触面内侧需倒圆角，从而防止在试件1试验过程中于此处断裂。

优选的，所述试件的焊缝111位于所述上压头4正下方。

优选的，所述夹持段12通过紧固装置3固定在所述下压头2，使试件1两端的绝对位置在上压头持续下压的过程中保持不变。

优选的，所述紧固装置3为螺钉。

(3)冷弯试验机的上压头4对试件1进行持续下压直至试件1断裂，卸下试件，测量试验后标距的长度；其中，所述上压头4与试件1的接触面为圆柱面，且圆柱面的直径与焊管扩口工序中的模具直径相同。上压头4与冷弯试验机连接，需使上压头4可以连接轴为轴心做360°自由旋转，以方便圆柱面在与试件接触时自动找平、贴合。

优选的，所述上压头的下压速率不超过50mm/min。

(4)对试件性能进行评价。

其中，所述评价包括合格性评价和参数性评价。

使用延伸率计算公式计算所述试件1的延伸率A。

具体的，所述延伸率计算公式为：

A＝(L-L0)/L0*100％

其中：L为试验后标距，单位：mm；

L0为原始标距，单位：mm。

优选的，所述合格性评价包括：当所述试件1断裂时的延伸率A大于用户扩口工序要求的扩口率即为合格，反之则不合格。

优选的，所述参数性评价包括：将不同批次焊管用板材的延伸率进行比较，以评价不同批次焊管用板材的焊后扩口性能。

本发明可使用平板对接焊缝来模拟焊管纵缝在扩口工序时的受力情况，量化反映焊接接头在扩口工艺时的力学性能，可使没有焊管及扩口设备的材料生产企业在材料出厂前更直接地了解产品的焊后性能，缩短产品评价与改进周期，提高产品研发效率。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。

实施例1

用厚度为1.5mm的钢板焊接后加工成长300mm，夹持端宽90mm，试验平行段宽30mm、长60mm的紧固弯曲试件100件，上压头直径选用60mm，试件原始标距为50mm。将试件紧固至内侧倒圆角的下压头，并使试件打标距的一面处于弯曲外侧，焊缝位于上压头中心。上压头以45mm/min对试件进行持续下压，直至试件出现裂纹时停止。试验后测量标距段长度，计算延伸率A。当100件试件全部试验结束后，以延伸率A超过35％(制管企业的实际扩口率)作为合格指标，对试件进行性能评价，并统计合格率，结果见图4，合格率为96％。

对比例1

与实施例1同一批次的钢材，在制管企业进行焊管生产，焊后进行扩口。据统计，共生产焊管4901支，其中扩口时开裂184支，未发生开裂4717支，成品率为96.24％。

结论与分析

通过实施例1和对比例1的测试结果可以看出，本发明的方法计算得到的板材合格率与对比例1得到的成品率高度吻合。因此，本发明可以使没有焊管及扩口设备的材料生产企业在材料出厂前更直接地了解产品的焊后性能。

本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。