阅读说明：本技术 一种金属焊件温度场检测系统及其温度检测方法 (Metal weldment temperature field detection system and temperature detection method thereof ) 是由 金煜庭 林光磊 林茂春 纪联珍 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种金属焊件温度场检测系统,包括测温孔定位装置板、热电偶、定位夹紧装置、两台无纸记录仪、计算机,在测温孔定位装置板加工三个滑槽,构成三个可调节的夹紧结构；所述测温孔定位装置板一侧滑槽内安装有横向夹紧结构,所述测温孔定位装置板相邻另外两侧的两个滑槽内安装有纵向夹紧结构,测温孔定位装置板厚度方向加装有大力钳,所述测温孔定位装置板上开设有多个横向测温孔、多个纵向测温孔,每个横向测温孔、每个纵向测温孔内均安装一热电偶,所述热电偶与两台无纸记录仪之间通过温度补偿线分别进行连接,两台所述无纸记录仪均与计算机电连接,将无纸记录仪实时采集的温度数据导入到计算机中。该系统可以实时监测焊接件的温度场。(The invention discloses a metal weldment temperature field detection system which comprises a temperature measuring hole positioning device plate, a thermocouple, a positioning and clamping device, two paperless recorders and a computer, wherein three sliding chutes are processed on the temperature measuring hole positioning device plate to form three adjustable clamping structures; the temperature measuring device comprises a temperature measuring hole positioning device plate, a longitudinal temperature measuring hole and two paperless recording instruments, wherein a transverse clamping structure is installed in a chute on one side of the temperature measuring hole positioning device plate, a longitudinal clamping structure is installed in two chutes on the other two adjacent sides of the temperature measuring hole positioning device plate, a locking pliers is additionally installed in the thickness direction of the temperature measuring hole positioning device plate, a plurality of transverse temperature measuring holes and a plurality of longitudinal temperature measuring holes are formed in the temperature measuring hole positioning device plate, a thermocouple is installed in each transverse temperature measuring hole and each longitudinal temperature measuring hole, the thermocouples are respectively connected with the two paperless recording instruments through temperature compensation lines, the two paperless recording instruments are electrically connected with a computer, and temperature data acquired by the paperless recording instruments in real time are led. The system can monitor the temperature field of the welding part in real time.)

一种金属焊件温度场检测系统及其温度检测方法

技术领域

本发明属于金属焊接温度测试领域，尤其涉及一种焊接过程的金属焊件温度场检测系统。

背景技术

随着世界制造业的快速发展，焊接技术水平越来越高，对焊接质量的要求也越来越严格。在保证力学性能和安全使用性能的前提下，还要保证在不同环境、不同场合都要有足够优异的性能，这就要求每一个焊接产品都要经过严格的质量检验。

焊接温度是焊接实验中的重要参数，对焊缝质量的影响至关重要。焊接温度的控制大多采取现场操作人员根据经验实施，很难做到及时、准确调节一步到位。焊接温度太高，易产生焊缝过烧，形成穿孔；焊接温度过低，易使焊缝烧不透，形成未焊透，影响焊缝质量，出现残次品，不但影响产品的生产效率，而且造成原材料的浪费。

随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生。目前ANSYS、MSC等软件都可以进行多物理场耦合运算，对焊接过程进行仿真模拟，并且CAE的结果也可以通过CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图。而验证焊接温度分布云图与实际焊接温度是否吻合就显得极为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决这一问题，提供一种金属焊件温度场检测系统，该系统可以实时监测焊接件的温度场，并通过无纸记录仪2将测温数据实时导入到计算机1中转换为分布曲线图，供比对分析。直接测量出焊接中的真实温度变化情况。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种金属焊件温度场检测系统，包括测温孔定位装置板3、热电偶6、定位夹紧装置、计算机1、两台无纸记录仪2，其特征在于：在测温孔定位装置板3加工三个滑槽7，所述测温孔定位装置板3一侧滑槽内安装有纵向夹紧结构4，所述测温孔定位装置板3相邻另外两侧的两个滑槽内安装有一横向夹紧结构5，所述测温孔定位装置板上加装有大力钳，所述测温孔定位装置板3上开设有多个横向测温孔、多个纵向测温孔，所述横向测温孔、纵向测温孔内均安装一热电偶6，所述热电偶6与两台无纸记录仪之间通过温度补偿线分别进行电连接，两台所述无纸记录仪均与计算机相连接，将无纸记录仪实时采集的温度数据导入到计算机中形成温度实时变化曲线。

优选地，所述横向测温孔有4个，相邻两个横向测温孔间距相等为50mm。

优选地，所述纵向测温孔有4个，相邻两个纵向测温孔的间距依次为10mm、15mm、20mm。

优选地，所述热电偶6为可拆卸的接触式热电偶。

优选地，所述横向夹紧结构5由夹紧板两端各连接有一横向伸缩杆构成，所述纵向夹紧结构4由纵向夹紧板两端各连接有一纵向伸缩杆构成。

优选地，所述横向伸缩杆、纵向伸缩杆均通过固定于测温定位装置板底部的锁紧螺母8进行固定限位。

优选地，所述无纸记录仪2采用彩屏无纸记录仪。

一种金属焊件温度场检测系统的温度检测方法，步骤如下，1)选择安装热电偶，首先根据拟焊接件材质，选择所使用的热电偶6，将选择好的热电偶***测温孔定位装置板3上的测温孔中；

2）固定焊接件和测温孔定位装置板3，将焊缝方向的横向夹紧结构5的横向伸缩杆调整到合适的位置，通过锁紧螺母8将其固定；厚度方向采用大力钳将焊接件与测温孔定位装置板3固定；对于垂直焊接方向的纵向夹紧结构4纵向伸缩杆，通过锁紧螺母8将其固定；

3）电路连接，将测温孔定位装置板3与焊接件固定好之后，使用温度补偿线将热电偶6与无纸记录仪2的数据接口相连接，无纸记录仪2再通过数据传输线与计算机1相连接；待测温孔定位装置板加装焊接件完成后，设定好电焊机的焊接参数进行焊接操作；

4）测温数据绘制温度变化曲线，在焊接过程中，通过无纸记录仪2实时监测焊接件的温度场温度变化，并通过无纸记录仪2将测温数据实时导入到计算机1中，在测温数据传输到计算机1之后，将测温数据导入到Origin绘图软件中，进行温度变化曲线绘制；保存温度变化曲线图形之后再与CAE分析软件所得到的温度变化曲线进行对比分析，以确定CAE分析软件模拟结果。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明在焊接过程中焊件温度场监测系统，可以直接测量出焊接过程中焊接件在焊缝区、热影响区域不同部位的真实温度变化情况，用于预测其微观组织及性能变化状况，同时可对CAE分析软件模拟仿真焊接分析所得到的温度场进行验证其吻合性。该方法可以实时监测焊接件的温度场，并通过无纸记录仪2将测温数据实时导入到计算机1中。可以将测温数据导入到Origin绘图软件中，进行温度变化曲线的绘制。通过可以清晰的看出焊接件的温度变化趋势，保存温度变化曲线图形之后再与CAE分析软件所的到的温度变化曲线进行对比，以确定CAE软件模拟结果的可靠性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明金属焊接温度场检测系统的结构图。

图2为本发明金属焊接温度场检测系统的测温孔定位装置三维装配示意图。

图3为本发明金属焊接温度场检测系统的测温孔布局主视图。

图4为本发明金属焊接温度场检测系统的测温孔布局侧视图。

图5为本发明金属焊接温度场检测系统的测温孔布局俯视图。

图6为本发明金属焊接温度场检测系统的纵向伸缩杆主视图。

图7为本发明金属焊接温度场检测系统的纵向伸缩杆侧视图。

图8为本发明金属焊接温度场检测系统的纵向伸缩杆俯视图。

图9为本发明金属焊接温度场检测系统的横向伸缩杆主视图。

图10为本发明金属焊接温度场检测系统的横向伸缩杆侧视图。

图11为本发明金属焊接温度场检测系统的横向伸缩杆俯视图。

图12为本发明金属焊接温度场检测系统的温度变化曲线例图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-11所示，一种金属焊件温度场检测系统，包括测温孔定位装置板3、热电偶6、定位夹紧装置、两台无纸记录仪2、计算机1，在测温孔定位装置板上加工三个滑槽7，构成三个可调节的夹紧结构；所述测温孔定位装置板3一侧滑槽内安装有纵向夹紧结构4，所述测温孔定位装置板3相邻另外两侧的两个滑槽内安装有一横向夹紧结构5，所述测温孔定位装置板上加装有大力钳（附图中未画出），所述测温孔定位装置板3上开设有多个横向测温孔、多个纵向测温孔，沿焊缝方向的每个横向测温孔内安装有一热电偶6，与焊接方向垂直的每个纵向测温孔内安装一热电偶6，所述热电偶6与两台无纸记录仪之间通过温度补偿线分别进行电连接，每台无纸记录仪有4个通道口，温度补偿线根据编号一次连接到通道口，确保温度传输到记录仪中。两台所述无纸记录仪均与计算机相连接，将无纸记录仪的温度数据实时导入到计算机中形成温度实时变化曲线，转变为直观便利分析的数字信号。

为了使测温的热电偶可以更好的与焊接件接触，在测温孔装置板上加工三个滑槽，构成三个可调节的夹紧结构，用来限制长、宽方向的位移，夹紧结构通过一个锁紧螺母对其进行固定限位。此外在厚度方向也通过大力钳进行调节，以便测温检测系统适应不同厚度的焊接板材。大力钳使用数量根据焊接板的大小自由选取，为了不影响焊接进行，尽量将大力钳布置在焊接板的两侧，横向可调节的距离为200mm-290mm，纵向可调节的距离为60mm-95mm。

如图2-5所示，横向测温孔、纵向测温孔采用横、纵两个方向进行测试，设置在一板材上，呈T字型布置。横向为焊缝方向，可以实测出焊缝各处在焊接过程中的实际温度变化；纵向指与焊接方向垂直的方向，可以反应出焊接件非焊缝处（热影响区不同位置）的温度变化情况。横向测温孔数量有4个，相邻两个横向测温孔间距均为50mm，纵向测温孔数量有4个，相邻两个纵向测温孔的间距依次为10mm、15mm、20mm，具有一定的梯度，可以监测热影响区不同位置的温度变化差异。

如图6-11所示，所述横向夹紧结构5由横向夹紧板两端各连接有一横向伸缩杆构成，纵向夹紧结构4由横向夹紧板两端各连接有一纵向伸缩杆构成。所述横向伸缩杆、纵向伸缩杆均通过一个固定于测温定位装置板底部的锁紧螺母8进行固定限位。

为了解决红外测温器测试温度偏差较大问题，热电偶6为可拆卸的接触式热电偶，安装在测温孔中，可根据所测量金属的种类或者不同温度区间范围来选用合适的热电偶安装上去。

关于所述无纸记录仪2采用彩屏无纸记录仪进行温度数据的实时采集。该仪器的型号为VPR130-RG，以32位嵌入式CPU为核心，辅以大规模集成电路、大容量FLASH存储、信号智能调理以及高分辨率图像液晶屏。该仪器支持USB移动存储器的数据读取、设定数据与记录数据具有断电保护功能，可以实现远程监控。该记录仪适用的热电偶类型可涵盖B、E、J、K、S、T、F2等诸多型号。

如图12所示，本发明同时配置两台四通道的无纸记录仪，一台四通道记录焊接方向的四个测温点，另一台四通道记录垂直焊接方向的四个测温点。热电偶与无纸记录仪之间通过温度补偿线进行连接，确保温度传输到记录仪中。无纸记录仪与计算机相连接，将无纸记录仪的温度数据实时导入到计算机中，形成温度实时变化曲线，转变为直观便利分析的数字信号。

现结合附图1对本发明的实施实例进行详细描述如下：

一种金属焊件温度场检测系统的温度检测方法，步骤如下，1)选择安装热电偶，首先根据拟焊接材的材质，确定所使用的热电偶6品种，将选择好的热电偶***测温孔定位装置板3上的测温孔中；

选择所焊接件的一块板加装测温装置，将测试焊缝方向的测温热电偶布置在焊缝处，与焊接件的上表面紧密接触；确定焊缝方向的测温点之后，垂直焊缝方向的测温点也随之确定，同样要保持与焊接件紧密接触，确保测温误差在允许的范围之内。

2）固定焊接件和测温装置，将焊缝方向的夹紧装置横向伸缩杆5调整到合适的位置，通过锁紧螺母机构将其固定；厚度方向采用大力钳将焊接件与测温装置固定；对于垂直焊接方向的夹紧装置纵向伸缩杆4，通过锁紧螺母机构将其固定，其固定方法与焊缝方向夹紧装置的固定方法相同；

3）电路连接，将测温装置与焊接件固定好之后，使用温度补偿线将热电偶6与无纸记录仪2的数据接收口相连接，无纸记录仪再通过数据传输线与计算机1相连接；待测温装置加装完成后，设定好电焊机的焊接参数，便可以进行焊接操作。

焊接件温度场监测系统在焊接过程中，通过无纸记录仪实时监测焊接件的温度场温度变化，并通过无纸记录仪2将测温数据实时导入到计算机1中，在测温数据传输到计算机1之后，将测温数据导入到Origin绘图软件中，进行温度变化曲线的绘制；通过温度变化曲线清晰的看出焊接件的温度变化趋势，保存温度变化曲线图形之后再与CAE分析软件所得到的温度变化曲线进行对比，以确定CAE软件模拟结果的可靠性。

以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。