物理测试
PhysicsExaminationandTesting
Vol.25,No.5Sep. 2007
缝焊工件样品焊核的显示技术
魏建忠, 宗 斌, 王国红
(北京工业大学材料学院,北京100022)
摘 要:以汽车油箱缝焊样品为例,采用苦味酸饱和水溶液可以比较好的显示一些电阻焊的焊核形貌;真实熔合线位置显示清晰,便于观察、测量。具体操作的过程中,一些关键的细节必须注意,以保证显示效果。关键词:缝焊;焊核;苦味酸;熔合线
中图分类号:TG115.6 文献标识码:B 文章编号:1001-0777(2007)05-0059-03
IllustrativeTechniquesofNuggetinSeamWelding
WorkSamples
WEIJian-zhong, ZONGBin, WANGGuo-hong
(CollegeofMaterialsScienceandEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100022,China)Abstract:Theseamweldingsampleforautooiltankisadoptedasexampletoillustratethefeaturesofnuggetsofresistanceweldingviatheuseofsaturatedwatersolutionofpicricacid.Thelocationoftherealweldingseamisi-llustratedveryclearlythroughsuchprocessingandfacilitatesobservationandmeasurement.Somekeydetailsarealsopointedoutforattentioninthepracticesoastoguaranteetheillustrativeeffects.Keywords:seamwelding;nugget;picricacid;fusionline
焊核在焊接质量检验过程中清晰、准确的显示是一个关键的问题,在此,介绍一下笔者的经验。
2 不同试剂的腐蚀效果对比
如果采用4%的硝酸酒精溶液,显示样品的显微组织没有问题,但是显示熔合线存在不足。图1(a)是样品近似于肉眼观察的效果,看不出什么焊核的影子;图1(b)是选择更高物镜放大倍数后的效
果,也没有清晰的焊核影像。这说明,4%的硝酸酒精溶液对于近似于工业纯铁母材的电阻焊焊核的显示存在困难。
根据文献中提供的经验[3,4],又选择了苦味酸饱和水溶液进行尝试,效果不错。图2的显微摄影硬件配置与图1对应相同。
图2中肉眼可辨明显的焊核;提高放大倍数后,焊核的内部形貌更加明晰,可以清晰分辨不同的分层。最外层发亮,中间肉眼可辨的核形暗区中,一条暗线又划出更小的一个核形区域。
1 基本概念及试样
电阻焊接是利用电流流经焊件接合面的接触电阻产生热量,将焊接部位加热到红塑性状态或熔化状态,并施加一定压力而形成牢固结合的一种焊接方法。电阻焊接头的形式可分为:点焊、缝焊、凸焊和对焊4种。
对于电阻焊接头的质量检验,由行业标准可以借鉴,即JB/T6043-93,金属电阻焊接头缺陷分类。其中,对于焊核的缺陷涉及不少,不过,没有较为具体的金相检验方法、标准,尤其缺少焊核的显示方法。
笔者以某厂家送检的油箱缝焊样品作为样本,采用不同的腐蚀试剂进行试验。缝焊采用的母材是进口原材料,厂家没有明确告知牌号和成份。在显微镜下观察,显微组织中基本是铁素体晶粒,没有见到明显的珠光体及其它物相。笔者以焊缝的横截面为例,说明焊核的显示效果。
[2]
[1]
3 使用苦味酸饱和水溶液试剂的经验
使用苦味酸饱和水溶液显示电阻焊焊核需要注意的要点及建议如下。
作者简介:魏建忠(1971-),男,大学,助教; E-mail:zongbin@bjut.edu.cn; 修订日期:2006-11-14
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物理测试 第25卷
(a)宏观观察;(b)低倍观察
图1 4%硝酸酒精溶液腐蚀后的形貌
Fig.1 Microstructureaffererosionby4%nitricacidliquorsolution
(a)宏观观察;(b)低倍观察
图2 苦味酸饱和水溶液腐蚀后的形貌
Fig.2 Microstructureaftererosionbysaturatedpicrieacidwatersolution
3.1 溶液的配置
苦味酸饱和水溶液的配制很简单,加苦味酸至蒸馏水内直到不再溶解即可,一般约112%。实际操作时,小心取出约半粒米大小的苦味酸放入盛有20ml水的培养皿中,用玻璃棒搅拌5min以上,使苦味酸充分溶解形成淡黄绿色的过饱和苦味酸水溶液,培养皿底部存留有明显的未溶苦味酸晶体。3.2 溶液的静置
将配置好的溶液静置20min。若立即使用,腐蚀时间会较长。
若溶液静置时间超过40min,则溶液的腐蚀能力迅速减弱,腐蚀效果变差,试样表面容易产生褐色斑块,这是一种假象,擦拭不掉,必须重新抛光,并重新配溶液腐蚀。
3.3 试样的清洗
经过抛光的试样在腐蚀前必须将试样表面彻底
清洗干净,否则试样一接触腐蚀液不仅会产生腐蚀斑,而且整个试样表面腐蚀极不均匀,造成图像的衬度不佳。3.4 腐蚀操作
腐蚀时,用试管夹夹住试样使磨面向上,用竹夹子或塑料夹子夹住蘸满腐蚀液的脱脂棉球轻轻地均匀擦拭试样表面。注意,始终保持整个试样表面被溶液覆盖,否则局部干躁的部分容易出现腐蚀斑,不易消除;尤其是在溶液腐蚀能力已减弱的情况下,即使用蘸满腐蚀液的棉球也擦拭不掉,必须重新抛光后再腐蚀。3.5 其它
由于苦味酸饱和水溶液的腐蚀能力在使用过程中随着腐蚀样品数目的增加和时间的推移而较快减弱,使用效果较好的时间段是在配置好后20~40min。因此,即使是同一批腐蚀的试样,腐蚀到相近
第5期 魏建忠等:缝焊工件样品焊核的显示技术
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的程度所需的时间也会有较大的差异。
擦拭过程中应根据观察焊核显示的具体情况决定腐蚀时间的长短,而不是某一特定、具体时间;同时,一次腐蚀的试样不要过多。建议,新配置的腐蚀液静置20min后,在10min内腐蚀3~5个试样,这样,腐蚀效果的稳定性、可比性较好。
于黑色的真实熔合线。
真实熔合线的观察、拍摄有个技巧,背景形貌清晰的情况下,将显微镜的物距略微加大,真实熔合线呈现黑色线条的样子,比较好分辨。
另外,根据背景的情况,也可以缩小些物距,使得真实熔合线呈现为亮线(图3(b))。这在腐蚀比较深的情况下,更好分辨熔合线。
4.2 显微组织分析
硝酸酒精腐蚀后的试样适合于显微组织的分析,而苦味酸饱和水溶液腐蚀后试样显示的焊核形貌,不是真实的显微组织。对于焊核的显微组织在此不做更多的讨论,简单做一个对比来说明。首先,两种腐蚀剂对于母材显微组织显示的效果类似(图4)。不过,焊核内部组织形貌的显示是截然不同的(图5),切不可混淆。感兴趣的人士,可以参考文献[5]中的研究、分析。
4 溶合线和显微组织分析
4.1 确认真实熔合线[3]
焊核的检验过程中,需要在显微镜观察下确认真实的熔合线。真实的熔合线并不是肉眼可辨的核
形区域的边界(表观熔合线),而是肉眼可辨核形区域中的黑线,是一个更小的核形区域的边界,图3(a)可以明确表达这一说明。可以看到,母材之间的缝隙,深入、延伸到肉眼可辨的焊核形貌内部,终止
(a)呈现为黑线的熔合线;(b)呈现为亮线的熔合线
图3 熔合线Fig.3 Fusionseam
(a)苦味酸饱和水溶液腐蚀;(b)4%硝酸酒精溶液腐蚀
图4 母材的显微组织
Fig.4 Microstructureofbasematerial
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物理测试 第25卷
(a)苦味酸饱和水溶液腐蚀;(b)4%硝酸酒精溶液腐蚀
图5 焊核内部组织Fig.5 Microstructureofnugget
2005.
[2] JB/T6043-93,金属电阻焊接头缺陷分类[S].
[3] 中国机械工程学会焊接学会.焊接金相图谱[M].北京:机械工
业出版社,1987.
[4] 姜晓霞,田云川.金相侵蚀剂侵蚀能力得研究[J].理化检验-物理分册,1988,22(1):15-18.
[5] 梅美武.一次带状组织的成因及对重轨性能的影响[J].物理测
试,1984,2(5):16-21.
5 结语
焊件径4%的硝酸酒精溶液蚀后,可观察其显微组织,但不便于观察其溶合线;用苦味酸饱合溶液
腐蚀后的焊件试样,肉眼即可看出焊核,提高放大倍数后,可清晰分辨焊接内部的形貌。
参考文献:
[1] 陈裕川.现代焊接生产实用手册[M].北京:机械工业出版社,
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