高温熔融拉伸系统，助力焊接领域的研究与应用

焊接和增材制造是金属的快速熔融、凝固过程。中途形成低熔点的膜（液相），在凝固未结束的状态下，收缩时的应力起作用，产生裂纹的现象称为“焊接凝固裂纹”。

焊接和增材制造一般都会产生缺陷，这些缺陷是伴随着组织演变中的微观应力/应变的变化而产生的。

焊接过程涉及温度、应力、变形、显微组织变化等多场耦合作用机制，焊接工艺过程、焊接冶金和焊接结构力学行为三大领域内，通常都是使用计算机模拟仿真，近年来高速发展的过程监控能够通过实时监测焊接过程来揭示焊接机理，因而得到广泛应用。

图1.焊接过程中多场耦合作用关系图

在众多过程监控手段中，高温熔融拉伸系统（VL3000DX-SVF18SP&16DPT），可以原位实时观察焊接过程，记录熔池的形成和凝固过程，测量凝固过程中，收缩时引起的应力，解析熔池特征和凝固裂纹产生的机理。

图2.高温熔融拉伸系统

▷ 设备能够实现超高温加热（RT-1800℃）、冷却的精确控制（±0.1℃），对焊接过程进行模拟；

▷ 实时观察熔池表面变形，熔池流体流动与传热过程；

▷ 利用焊接过程中产生的应力和位移变化，对焊接过程中的裂纹问题进行研究，从而为焊接工艺改进和质量控制提供必要的理论依据；

▷ 观察和评定焊接接头（尤其是HAZ）在焊接热循环下的各种热学、力学后果，进行焊接热模拟；

▷ 进行焊接拉伸试验（RT-1600℃），通过对焊接接头施加拉力,使其发生拉伸变形,从而评估焊接接头的强度和可靠性。

应用一、对熔池表面变形行为的原位观察。

图3.熔池表面变形行为观察

应用二、对试样定点区域进行加热，原位观察固液界面凝固现象，创建熔池模型，模拟环状凝固，研究不同焊接条件下，结晶裂纹的形成机理。

图4.中锰钢慢速凝固下的柱状晶生长过程

应用三、进行焊接拉伸试验，通过对焊接接头施加拉力，使其发生拉伸变形。

图5.S45C钢拉伸试验（焊接过程模拟和力学性能测试）