CN105651610B - 焊缝强度的测量试样及试样制作方法 - Google Patents

焊缝强度的测量试样及试样制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了焊缝强度的测量试样和测量试样的制作方法。所述焊缝强度的测量试样，包括焊缝试样和压块，其中，所述焊缝试样包括翅片、基板和将所述翅片及基板连接起来的焊缝；所述压块通过粘结剂与所述焊缝试样相连接，粘结在所述翅片的内壁上。通过采用本发明中测量试样，能够在拉伸试验过程中，满足焊缝优先于翅片断裂；同时所述试样能够使拉伸装置同时夹持两侧翅片，并沿垂直于复合板板面方向施加拉力，避免倾斜问题，能较准确的测定钎焊焊缝的抗拉强度值，提高了测量的准确性。

Description

焊缝强度的测量试样及试样制作方法
技术领域
本发明主要涉及金属焊接技术领域，尤其涉及一种用于翅片和基板钎焊焊缝强度的测量试样及试样制作方法。
背景技术
板翅式换热器被广泛应用于汽车散热系统，其具有散热效率高，结构简单，重量轻等诸多优点。在电站空冷系统中，板翅式换热器还可以起到节约水资源、保护环境等功能。
板翅式换热器主要是采用钎焊工艺，将翅片焊接在铝/铝(或铝/钢)复合基板上，形成冶金结合的焊缝。目前关于此类钎焊焊缝的评价主要集中于采用剪切强度测试法或金相观察法，剪切试验对试样加工精度要求较高，需要有较高的平直度，而且翅片材料较薄，钎焊焊缝尺寸小，剪切难度大。采用金相观察法评价焊缝质量，准确度高，但试样制备需要经过打磨抛光，效率低，而且不能获得焊缝的力学强度。
若采用直接拉伸法测定焊接接头强度，如翅片抗拉强度为σf，翅片厚度Lf，焊缝抗拉强度σb，焊缝宽度Lb，焊缝长度为L。在拉伸过程中，通过焊缝上方的翅片对接头施加拉力F，翅片上的应力σf'＝F/(2*Lf*L)，焊缝上的应力σb'＝F/(Lb*L)。由于Lf<<Lb，随着拉力F增加，翅片优先达到抗拉强度σf而发生断裂，无法测量焊接接头强度。
发明内容
针对以上存在的问题，本发明提出了焊缝强度的测量装置和测量方法。该试样能够在拉伸试验过程中，满足焊缝优先于翅片断裂；同时所述试样能够使拉伸装置同时夹持两侧翅片，并沿垂直于复合板板面方向施加拉力，避免倾斜问题，能较准确的测定钎焊焊缝的抗拉强度值，提高了测量的准确性。
本发明提出了焊缝强度的测量试样，包括焊缝试样和压块，其中，所述焊缝试样包括翅片、基板和将所述翅片及基板连接起来的焊缝；
所述压块通过粘结剂与所述焊缝试样相连接，粘结在所述翅片的内壁上。
如上所述的焊缝强度的测量试样，其中，所述测量试样为翅片、基板钎焊试样。
如上所述的焊缝强度的测量试样，其中，所述压块为楔形压块。
如上所述的焊缝强度的测量试样，其中，所述粘结剂为E-7粘结剂。
本发明还提出了一种用于焊缝强度的测量试样的制作方法，包括以下步骤：
A、在含有翅片和基板的钎焊后材料上切割出一块样品备用，制作或选取与样品中翅片两侧之间所组成的结构形状相似的压块待用；
C、将所述压块的待粘贴表面通过粘结剂粘合在所述样品的翅片两侧之间。
如上所述的用于焊缝强度的测量试样的制作方法，其中，所述步骤A和步骤C之间还包括步骤B，所述步骤B包括：
对所述样品及压块的各待粘贴表面进行打磨处理。
如上所述的用于焊缝强度的测量试样的制作方法，其中，所述测量试样为翅片、基板钎焊试样。
如上所述的用于焊缝强度的测量试样的制作方法，其中，所述粘结剂为E-7粘结剂。
通过采用本发明所述的焊缝强度的测量试样及试样制作方法，进行试样拉伸试验时，将楔形压块粘结在两翅片之间，使压块和两翅片构成一整体，使装置可以同时夹持两侧翅片，并沿垂直于复合板板面方向施加拉力，避免倾斜问题，能较准确的测定钎焊焊缝的抗拉强度值，提高了测量的准确性。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解，其中：
图1是本发明实施例焊缝结合强度测量装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中翅片槽结构的俯视图；
图3是本发明实施例中基板槽结构的俯视图；
图4是本发明实施例中测量试样的结构示意图。
附图中各标号表示如下：
1：翅片槽；
11：内六角螺栓A；
2：基板槽；
21：内六角螺栓B、22：内六角螺栓C；
3：辅助夹持架；
4：测量试样：
41：压块、42：粘结剂、43：翅片、44：焊缝、45：基板。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。
图1是本发明实施例焊缝结合强度测量装置的结构示意图，如图1所示。所述焊缝结合强度测量装置，包括翅片槽1、基板槽2和辅助夹持架3。
如图2所示，图2是本发明实施例中翅片槽结构的俯视图。所述翅片槽1为方形结构，其侧面具有楔形槽。所述楔形槽贯穿整个翅片槽的侧面，便于测量试样4翅片部分的安装。所述楔形槽的下端宽度小于上端宽度，用于固定测量试样的翅片。
由于测量试样4的翅片与楔形压块通过粘结剂相连接，构成一整体。楔形压块的上端宽度大于下端宽度。因此，当测量试样4的翅片放于翅片槽1内时，所述楔形槽能够固定固定所述测量试样4，防止测量试样4下落。
进一步的，所述翅片槽1的顶端包括沉头孔，所述沉头孔用于容纳螺栓。所述沉头孔内应具有螺纹结构，通过旋转螺栓使螺栓与沉头孔产生螺纹连接。通过螺栓的竖直方向运动，将所述测量试样4的翅片部分挤压在翅片槽1的楔形槽中，将其固定。
进一步的，为了螺栓的安装与拆卸，所述螺栓应采用内六角螺栓。
如图3所示，图3是本发明实施例中基板槽结构的俯视图。所述基板槽2为方形结构，其侧面具有T型槽。所述T型槽贯穿整个基板槽的侧面，其宽度应大于所述测量试样4基板的宽度。所述T型槽用于固定安装所述测量试样4的基板。
进一步的，所述基板槽2的顶端包括一对位置对称的沉头孔。所述沉头孔用于容纳螺栓。所述沉头孔内应具有螺纹结构，通过旋转螺栓使螺栓与沉头孔产生螺纹连接。通过螺栓的竖直方向运动，将所述测量试样4的基板部分与T型槽内表面相贴合，将基板部分挤压在基板槽2的T型槽中，将其固定。
进一步的，为了螺栓的安装与拆卸，所述螺栓应采用内六角螺栓。
进一步的，本发明中的测量装置还包括辅助夹持架3，用于与拉伸试验机相连。通过拉伸试验机下夹头固定连接辅助夹持架3，调整夹紧位置。当测量装置达到合适位置时，使拉伸试验机上夹头夹紧翅片槽1,进行试样拉伸试验。
进一步的，所述测量试样为翅片、基板钎焊试样。如图4所示，图4是本发明实施例中测量试样的结构示意图。
所述测量试样包括压块41、粘结剂42、翅片43、焊缝44和基板45。压块41为楔形压块，其形状与基板槽1内的楔形槽形大体一致。尺寸率小于楔形槽的各尺寸。压块41通过粘结剂4粘贴在翅片43两侧之间，使翅片43和压块41构成一体，便于拉伸试验时将两侧翅片同时拉伸。所述粘结剂42为E-7粘接剂。该粘接剂是目前国内强度较大，使用特别广泛，尤其常见用于胶粘测量涂层等界面结合强度的实验中。该粘接剂的拉伸强度＞70MPa。将粘接完好的试样放置于炉中，升温至100℃，保温3h，为了保证粘接效果及质量，在炉中冷却至室温。待粘结剂完全固化后取出测量试样。
本发明还提出了一种用于焊缝强度的测量试样的制作方法，包括以下步骤：
A、在含有翅片和基板的钎焊后材料上切割出一块样品备用，制作或选取与样品中翅片两侧之间所组成的结构形状相似的压块待用；
在含有翅片43和基板45的钎焊后材料上切割出一块样品备用，制作或选取与样品中翅片43两侧之间所组成的结构形状相似的压块41待用。
具体的，可采用电火花切割方式从钎焊后的材料上切割出一块试样，所述试样应该包括一个完整翅片。制作或选取与样品中翅片43两侧之间所组成的结构形状相似的压块41待用，所述压块41的高度应大于翅片43高度，便于进行试样拉伸试验。
B、对所述样品及压块的各待粘贴表面进行打磨处理。
打磨前可以事先清洗压块41及样品的待粘贴表面，目的在于清除待粘贴表面油污和氧化层。样品中翅片43的两侧内表面和压块41的两侧面均为待粘贴表面。
进一步的，为了获得更好的表面质量，可以通过以下手段清洗样品和压块41的待粘贴表面：利用盐酸清洗样品和压块41上的各待粘贴表面，然后用脱脂剂依次擦拭样品和压块41的各待粘贴表面。其中，脱脂剂一般为丙酮和酒精，由于清洗过的待粘贴表面会含有残留物，因此须对待粘贴表面进行打磨，通常是在各待粘贴表面风干后，采用500#砂纸对样品和压块41的待粘贴表面进行砂纸打磨处理。
C、将所述压块的待粘贴表面通过粘结剂粘合在所述样品的翅片两侧之间。
粘贴时，应使样品和压块41的待粘贴面完全重合。所述粘结剂43为E-7粘接剂。该粘接剂是目前国内强度较大，使用特别广泛，尤其常见用于胶粘测量涂层等界面结合强度的实验中。该粘接剂的拉伸强度＞70MPa。将粘接完好的试样放置于炉中，升温至100℃，保温3h，为了保证粘接效果及质量，在炉中冷却至室温。待粘结剂完全固化后取出测量试样。
进一步的，所述测量试样为翅片、基板钎焊试样。
实施例
首先，根据试验需要配制相应比例的E-7粘接剂42。利用电火花切割方式在含有翅片43和基板45的钎焊后材料上切割出一块样品备用，制作或选取与样品中两翅片43之间所组成的结构形状相似的压块41待用。所述切割后的试样尺寸为：基板长度30mm，宽度10mm(即焊缝长度10mm)，焊缝宽度为1.2mm，所述焊缝面积为1.2*10＝12mm2，翅片43位于基板45的中间位置处，翅片43可夹持部分长度为30mm。对所述样品及压块41的各待粘贴表面进行打磨处理。将所述压块41的待粘贴表面通过粘结剂42粘合在所述样品的翅片43两侧之间。
将粘接完好的试样放置于炉中，升温至100℃，保温3h。为了保证粘接效果及质量，在炉中冷却至室温。
将测量试样4的基板45通过基板槽2侧面的T型槽安装于基板槽2内。将测量试样4调整至基板槽2的中心位置并固定。
将测量试样4的基板45固定好后，对测量试样4的翅片43进行固定。将测量试样4的翅片43通过翅片槽1侧面的楔形槽装入翅片槽1内，并将其固定。
将测量试样4完全固定后，对其进行拉伸试验，根据试样焊缝断裂时的最大拉伸力计算焊缝强度。
将辅助夹持架3与拉伸试验机的下夹头固定。调整到合适高度后，将翅片槽1与拉伸试验机的上夹头固定。固定好测量装置后，启动拉伸试验机，进行试样拉伸试验。试样焊缝断裂时的最大拉伸力F为500N。根据强度计算公式，可计算焊缝强度σb＝F/S＝500N/12mm2＝41.67MPa
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其他特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其他组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (8)

1.焊缝强度的测量试样，包括焊缝试样和压块，其特征在于，
所述焊缝试样包括翅片、基板和将所述翅片及基板连接起来的焊缝；
所述压块通过粘结剂与所述焊缝试样相连接，粘结在所述翅片的内壁上。
2.根据权利要求1所述的焊缝强度的测量试样，其特征在于，所述测量试样为翅片、基板钎焊试样。
3.根据权利要求1所述的焊缝强度的测量试样，其特征在于，所述压块为楔形压块。
4.根据权利要求1所述的焊缝强度的测量试样，其特征在于，所述粘结剂为E-7粘结剂。
5.一种用于焊缝强度的测量试样的制作方法，包括以下步骤：
A、在含有翅片和基板的钎焊后材料上切割出一块样品备用，制作或选取与样品中翅片两侧之间所组成的结构形状相似的压块待用；
C、将所述压块的待粘贴表面通过粘结剂粘合在所述样品的翅片两侧之间。
6.根据权利要求5所述的用于焊缝强度的测量试样的制作方法，其特征在于，所述步骤A和步骤C之间还包括步骤B，所述步骤B包括：
对所述样品及压块的各待粘贴表面进行打磨处理。
7.根据权利要求5所述的用于焊缝强度的测量试样的制作方法，其特征在于，所述测量试样为翅片、基板钎焊试样。
8.根据权利要求5所述的用于焊缝强度的测量试样的制作方法，其特征在于，所述粘结剂为E-7粘结剂。
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