CN105784472A - 焊接强度测试夹具及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接强度测试夹具，包括：夹持件，夹持件包括相对设置并可拆卸的固定连接的第一夹持件和第二夹持件，第一夹持件和第二夹持件相对的端面上分别开设有相配合的夹持凹槽，且夹持凹槽与待测工件焊缝一侧的外表面形状相同；设置于第一夹持件和第二夹持件的夹持凹槽槽口端的压板，压板上开设有与待测工件焊缝另一侧的外表面形状相同的压板凹槽，夹持件上开设有用于限制压板移动路径的限位凹槽。应用本发明提供的焊接强度测试夹具，夹具体积较小，装配简单，操作方便。整体结构加工方便，成本较低。测试效果稳定，进而通过较小的投入，实现高效、简便测试产品焊接强度的目的。本发明还公开了一种焊接强度测试方法。

Description

焊接强度测试夹具及测试方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，更具体地说，涉及一种焊接强度测试夹具，还涉及一种焊接强度测试方法。

背景技术

金刚石复合片是采用金刚石微粉与硬质合金基片在超高压高温条件下烧结而成，既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料。金刚石复合片因组装、合成及加工工艺复杂且成本较高，复合片厂商的产品难以满足不同客户对不同规格产品尺寸的需求，因此衍生出将金刚石复合片与硬质合金基片焊接来满足客户多样化的需求。

金刚石复合片与硬质合金片的焊接方法有很多种，常见的有：真空摩擦焊、感应圈焊、真空钎焊等。其中，较为常见的是真空钎焊。真空钎焊即将被焊接件放在真空环境中，涂敷相应的钎料将两种相同或者相近材质样品焊接在一起。采用真空钎焊虽然在一定程度上解决了不同厂商对金刚石复合片尺寸的需求，但产品的抗剪和抗弯强度却很难保证，为了满足金刚石复合片井下严苛的使用要求，需要对焊接强度进行测试。

然而，由于金刚石复合片尺寸较小，且尺寸规格不同，因而对测试夹具及测试环境要求较高。现有技术中并没有针对金刚石复合片的夹具或设备，通过常规强度测试设备检测金刚石复合片的焊接强度，测试难度较大，投入较高。

综上所述，如何有效地解决金刚石复合片焊接强度测试难度大、操作复杂、成本高等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种金刚石复合片的焊接强度测试夹具，该焊接强度测试夹具的结构设计可以有效地解决金刚石复合片焊接强度测试难度大、操作复杂、成本高的问题，本发明的第二个目的是提供一种采用上述焊接强度测试夹具的焊接强度测试方法。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种焊接强度测试夹具，包括：

夹持件，所述夹持件包括相对设置并可拆卸的固定连接的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件和第二夹持件相对的端面分别开设有相配合的夹持凹槽，且所述夹持凹槽与待测工件焊缝一侧的外表面形状相同；

设置于所述第一夹持件和第二夹持件的夹持凹槽槽口端的压板，所述压板上开设有与待测工件焊缝另一侧的外表面形状相同的压板凹槽，所述夹持件上开设有用于限制所述压板移动路径的限位凹槽。

优选地，上述焊接强度测试夹具中，所述第一夹持件包括第一夹持块和固定盖，所述固定盖上开设有用于放置所述第一夹持块的固定盖凹槽；

所述第二夹持件包括第二夹持块和底座，所述底座上开设有用于放置所述第二夹持块的底座凹槽；

所述第一夹持块和第二夹持块相对的端面分别开设有所述夹持凹槽，所述固定盖与所述底座可拆卸的固定连接。

优选地，上述焊接强度测试夹具中，所述底座呈L形，L形的一边开设有所述限位凹槽，另一边开设有所述底座凹槽且与所述固定盖连接。

优选地，上述焊接强度测试夹具中，所述固定盖的顶面与所述底座的顶面平齐。

优选地，上述焊接强度测试夹具中，所述固定盖凹槽和所述底座凹槽均为沿所述待测工件轴向设置的开口槽。

优选地，上述焊接强度测试夹具中，所述底座为在所述底座凹槽宽度方向分开的分体式结构，所述固定盖为在相应所述固定盖凹槽宽度方向分开的分体式结构。

优选地，上述焊接强度测试夹具中，所述第一夹持件的所述夹持凹槽和第二夹持件的所述夹持凹槽的总深度小于所述待测工件的厚度。

优选地，上述焊接强度测试夹具中，所述第一夹持件的所述夹持凹槽和所述第二夹持件的所述夹持凹槽的深度相等。

本发明提供的焊接强度测试夹具包括夹持件和压板。其中，夹持件包括第一夹持件和第二夹持件，二者相对设置，且相对的端面上分别开设有夹持凹槽，夹持凹槽的形状与待测工件焊缝一侧的外表面形状相同，第一夹持件上的夹持凹槽与第二夹持件上的夹持凹槽相配合以对待测工件夹紧。压板设置于第一夹持件和第二夹持件的夹持凹槽的槽口端，压板上开设有与待测工件外表面形状相同的压板凹槽，以对待测工件施加作用力。夹持件上开设有用于限制压板移动路径的限位凹槽。

应用本发明提供的焊接强度测试夹具时，通过第一夹持件和第二夹持件能够方便的将待测工件夹紧。且该夹具体积较小，装配简单，操作方便。整体结构加工方便，成本较低。且通过该夹具有效对待测工件夹紧，并将外力作用于压板，压板沿限位凹槽作用于待测工件，使得测试效果稳定，进而通过较小的投入，实现高效、简便进行产品焊接强度测试的目的。

在一种优选的实施方式中，本发明提供的焊接强度测试夹具，其第一夹持件包括第一夹持块和固定盖，第二夹持件包括第二夹持块和底座，通过第一夹持块和第二夹持块方便的对待测工件夹紧，且通过固定盖与底座对第一夹持块和第二夹持块夹紧，操作简便的同时，便于对夹持块进行更换，方便调质。对于不同规格的产品可选用与之对应的不同夹持块，夹具通用性好。且通过将夹持件设置为分体式结构，保证机械强度的同时，有利于进一步降低夹具生产成本。

为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种焊接强度测试方法。

一种焊接强度测试方法，设置如上述任一种焊接强度测试夹具；

在待测工件焊缝的一侧距离所述焊缝预设宽度处标记夹持边界；

将所述待测工件置于第一夹持件和第二夹持件的限位凹槽内，使所述夹持边界与所述限位凹槽的边缘重合，所述焊缝位于所述限位凹槽以外；连接所述第一夹持件与第二夹持件以将所述待测工件夹紧；

压板沿限位凹槽向所述待测工件施加作用力，直至所述待测工件焊缝处断裂，读取断裂时的压力；

根据所述压力计算获得所述待测工件的焊接强度。

优选地，上述焊接强度测试方法中，所述待测工件为金刚石复合片与硬质合金基片的焊接件，所述在待测工件焊缝一侧预设宽度处标记夹持边界，具体为：

在所述焊接件的金刚石复合片一侧距离所述焊缝预设宽度处标记所述夹持边界。

采用上述焊接强度测试方法，操作简便，夹具成本较低，进而降低焊接强度测试成本，且测试效果稳定，进而通过较小的投入，实现高效、简便进行产品焊接强度测试的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的焊接强度测试夹具一种具体实施方式的装配结构示意图；

图2为图1的爆炸结构示意图；

图3为图1中的底座结构示意图；

图4为图1中的固定盖的结构示意图；

图5为图1中的夹持块的结构示意图。

附图中标记如下：

第一夹持件1，第二夹持件2，压板3，夹持凹槽4，限位凹槽5，待测工件6，第一夹持块11，固定盖12，固定盖凹槽121，第二夹持块21，底座22，底座凹槽221，压板凹槽31。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种焊接强度测试夹具，以降低金刚石复合片焊接强度测试难度、便于操作，降低成本。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。

请参阅图1-图5，图1为本发明提供的焊接强度测试夹具一种具体实施方式的装配结构示意图；图2为图1的爆炸结构示意图；图3为图1中的底座结构示意图；图4为图1中的固定盖的结构示意图；图5为图1中的夹持块的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的焊接强度测试夹具，用于金刚石复合片，包括夹持件和压板3。

其中，夹持件包括第一夹持件1和第二夹持件2，二者相对设置，且相对的端面上分别开设有夹持凹槽4，夹持凹槽4的形状与待测工件6焊缝一侧的外表面形状相同，也就是与待测工件6夹持端的形状形同。对于圆柱形待测工件6而言，夹持凹槽4设置为圆弧形凹槽，且圆弧的曲率半径与待测工件6的半径相同。第一夹持件1上的夹持凹槽4与第二夹持件2上的夹持凹槽4相配合以对待测工件6夹紧。需要说明的是，夹持凹槽4的形状与待测工件6焊缝一侧的外表面形状相同指夹持凹槽4的内表面能够与待测工件6贴合以将其夹紧，也就是夹持凹槽4的形状与待测工件6焊缝一侧外表面的局部形状相同即可。以金刚石复合片焊接件为例，焊缝一侧为金刚石复合片，另一侧为基片。夹持件用于夹紧焊接件焊缝的一侧，通常为金刚石复合片侧。因而第一夹持件1和第二夹持件2上的夹持凹槽4与金刚石复合片形状相同。第一夹持件1和第二夹持件2可拆卸的固定连接，进而将待测工件6放置于夹持凹槽4后，连接第一夹持件1和第二夹持件2以将其夹紧，便于后续测试。

压板3设置于第一夹持件1和第二夹持件2的一端，也就是设置于夹持件上的夹持凹槽4的槽口端。压板3上开设有与待测工件6焊缝另一侧外表面形状相同的压板凹槽31，即与待测工件6的非夹持端形状相同，以对待测工件6施加作用力。测试金刚石复合片焊接件时，压板3一般作用于硬质合金基片上，以剪切焊接基片。夹持件上开设有用于限制压板3移动路径的限位凹槽5。因而检测时，压板3沿限位凹槽5移动直至其压板凹槽31与待测工件6相贴合，在压力装置的驱动下，压板3向待测工件6施加作用力，对其焊接强度进行检测。

焊接强度测试一般的对待测工件6施加剪力，故设置限位凹槽5与夹持凹槽4的中心线垂直，因而夹持件将待测工件6夹紧后压板3能够垂直的作用于待测工件6。焊缝的一侧由夹持件夹紧固定，另一侧受压板3剪力作用，直至焊接端被剪断。夹持凹槽4一般两端均为开口槽，以适用于不同长度的工件。

应用本发明提供的焊接强度测试夹具时，通过第一夹持件1和第二夹持件2能够方便的将待测工件6夹紧。且该夹具体积较小，装配简单，操作方便。整体结构加工方便，成本较低。且通过该夹具有效对待测工件6夹紧，并将外力作用于压板3，压板3沿限位凹槽5作用于待测工件6，使得测试效果稳定，进而通过较小的投入，实现高效、简便进行产品焊接强度测试的目的。

具体的，第一夹持件1包括第一夹持块11和固定盖12，固定盖12上开设有用于放置第一夹持块11的固定盖凹槽121；第二夹持件2包括第二夹持块21和底座22，底座22上开设有用于放置第二夹持块21的底座凹槽221；第一夹持块11和第二夹持块21相对的端面分别开设有夹持凹槽4，固定盖12与底座22可拆卸的固定连接。也就是第一夹持件1与第二夹持件2均为分体式结构，固定盖12与底座22配合，夹持凹槽4开设于夹持块上，通过固定盖12与底座22可拆卸的固定连接，向夹持块施加作用力，进而第一夹持块11和第二夹持块21配合将待测工件6夹紧。底座22主要起支撑和装配其他配件的作用，固定盖12与底座22具体的可以采用螺栓连接，如M10螺钉。当然，根据需要也可以采用其他常规的可拆卸固定连接方式，如锁扣连接等。将第一夹持件1和第二夹持件2设置为分体式结构，可以方便的更换夹持块，进而在夹持块受损等需要更换时，无需整体更换夹具，节约经济成本。同时，对于不同规格的待测工件6，可以设置与之对应的不同规格的夹持块，如在夹持块上开设对应规格的凹槽，进而对不同规格待测工件6检测时，只需更换不同的夹持块即可，方便的满足不同规格产品的测试要求，夹具通用性好。且通过将夹持件设置为分体式结构，保证机械强度的同时，有利于进一步降低夹具生产成本。如底座22和固定盖12用304不锈钢材质，加工成本低，防锈易打理。夹持块体积较小易更换，方便调质，整体费用较低且机械强度优良。一般的，夹持块调质硬度≥HRC65，用于夹持焊接产品。压板3的调制硬度≥HRC65，和夹持块硬度相同。

进一步地，底座22呈L形，L形的一边开设有限位凹槽5，另一边开设有底座凹槽221，固定盖12与另一边连接。也就是底座22包括水平部与竖直部，一般的底座22为一体式结构，当然根据需要也可以将底座22设置为分体式结构，水平部与竖直部通过常规的固定连接方式连接。底座凹槽221开设于水平部上，固定盖12与水平部连接，固定盖12上的固定盖凹槽121与底座凹槽221相配合。限位凹槽5开设于竖直部上，一般与夹持块的夹持凹槽4垂直设置，以对待测工件6施加剪切作用力。如此设置，便于与固定盖12的配合，结构简单，占用空间较小。

更进一步地，固定盖12的顶面与底座22的顶面平齐。也就是将固定盖12设置于水平部上，且使得固定盖12的顶面与底座22竖直部的顶面平齐，因而合理利用了空间，减小空间占用。具体的，也可以设置固定盖12的侧面与底座22的侧面也相平齐，进而二者整体可形成矩形结构，结构更为规整，减少夹具棱角，结构更为简单。

具体的，固定盖凹槽121和底座凹槽221均为沿待测工件6轴向设置的开口槽。开口槽的设置便于夹持块的安装，同时便于调整夹持块的位置进而调整待测工件6的位置。当然，根据需要也可以设置固定盖凹槽121与底座凹槽221的形状大小与相应夹持块相同，通过固定盖凹槽121与底座凹槽221即可限制夹持块的位移。

为了使夹具具有更好的通用性，以适用于不同外形规格的夹持块，可以将底座22设置为分体式结构，包括沿底座凹槽221宽度方向分开的第一底座和第二底座，进而通过调节二者的距离可以改变底座凹槽221的宽度，以适应不同宽度的夹持块。相应的，固定盖12也设置为分体式结构，以与对应底座22配合。包括在固定盖凹槽121宽度方向分开的第一固定盖和第二固定盖，进而通过调节二者的距离可以改变固定盖凹槽121的宽度，以与底座凹槽221配合，将不同规格的夹持块夹紧。

在上述各实施例的基础上，为了能够更好的夹紧待测工件6，第一夹持件1的夹持凹槽4和第二夹持件2的夹持凹槽4的总深度小于待测工件6的厚度。也就是对夹持件进行预紧处理，具体的可以在第一夹持件1与第二夹持件2相对的端面对称的切去预设高度，如1mm，使得二者夹持凹槽4形成的夹持空间的高度小于待测工件6的高度，以保证将工件夹紧。当然，具体的第一夹持件1的夹持凹槽4和第二夹持件2的夹持凹槽4的具体深度可根据实际需要进行设置，使其能够夹紧待测工件6即可，此处不作具体限定。

对于对称的工件而言，一般设置第一夹持件1的夹持凹槽4和第二夹持件2的夹持凹槽4的深度相等，且二者的深度和小于待测工件6的高度，也就是夹持凹槽4的深度小于二分之一待测工件6高度，以更好的夹紧工件。

本发明还公开了一种焊接强度测试方法，采用上述焊接强度测试夹具夹持待测工件，在一种具体实施方式中，包括步骤：

S1：在待测工件焊缝的一侧距离所述焊缝预设宽度处标记夹持边界；

具体的预设宽度可以根据实际情况进行设置，一般可设置为1mm，通过标记便于待测工件的准确定位。

S2：将所述待测工件置于第一夹持件和第二夹持件的限位凹槽内，使所述夹持边界与所述限位凹槽的边缘重合，所述焊缝位于所述限位凹槽以外；连接所述第一夹持件与第二夹持件以将所述待测工件夹紧；

S3：压板沿限位凹槽向所述待测工件施加作用力，直至所述待测工件焊缝处断裂，读取断裂时的压力；

S4：根据所述压力计算获得所述待测工件的焊接强度。

采用上述焊接强度测试方法，操作简便，夹具成本较低，进而降低焊接强度测试成本，且测试效果稳定，进而通过较小的投入，实现高效、简便进行产品焊接强度测试的目的。

进一步地，待测工件为金刚石复合片与硬质合金基片的焊接件时，上述步骤S1具体为：

在所述焊接件的金刚石复合片一侧距离所述焊缝预设宽度处标记所述夹持边界。也就是测试时夹持件夹持金刚石复合片。

以金刚石复合片与硬质合金基片的焊接件焊接强度测试为例，具体的测试步骤如下：

S101：将焊接产品直径加工到与夹具相匹配的尺寸，优选的为产品的成品尺寸，使得检测更接近实际使用状态；

S102：根据焊接基片的高度确定被夹持端，金刚石复合片和基片可以分别朝向两个方向，正常情况下选择金刚石复合片朝向夹持块开槽方向，即夹持凹槽方向，让金刚石层完全落入槽内，防止因测试压持时，产品的阻力剪断金刚石层；

S103：用激光打标机在距焊接面朝向金刚石层一端1mm的位置打标(仅肉眼可见，无明显深度)，焊接产品夹持时，标线和夹持块边线重合，即与夹持凹槽边线重合，夹持块和固定盖边线重合，实现焊接产品准确定位；

S104：紧固固定盖螺丝，实现焊接产品的牢固夹持；

S105：将完全装配好的夹具放置在油压机正下方，开启油压机，让油压机刚好接触压板，此时观察数显压力表的压力变化，确保压力表数值显示为0(数显压力表根据油压机参数和被测样品的需要选择匹配的精度和量程，同时能够实现记录瞬时峰值)；

S106：按住油压机启动按钮，直至焊接端被剪断时停止测试，读取油压机的液压压力p；

S107：由油压机的液压缸径R，推算压力F，压力计算公式：F＝πR²p/4；

焊接合金主要受到剪力和弯矩作用。剪力大小等于F，方向垂直于硬质合金轴线，剪切强度τ＝F/πr²，式中，r为焊接硬质合金半径，将F＝πR²p/4代入，则剪切强度τ＝R²p/4r²。弯矩计算公式M＝FL＝πR²pL/4，式中，L为力F的作用点到焊接面的距离+1mm。

当被焊接的硬质合金的尺寸固定时，剪力和弯矩的大小都由F确定，F由液压压力确定。p的测试结果即为焊接强度的主要参数指标。p的数值在测试完成后由数显压力表直接读取。因而通过上述测试能够直观表征待测工件焊接强度的大小。

本发明提供的焊接强度测试夹具及测试方法，夹具体积较小，装配简单，操作方便；测试效果稳定，能够以较小的投入，实现产品焊接强度测试的目的和效果。方便快捷、省时省力、节省成本且能准确评价焊接强度的优劣。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种焊接强度测试夹具，其特征在于，包括：

夹持件，所述夹持件包括相对设置并可拆卸的固定连接的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件和所述第二夹持件相对的端面上分别开设有相配合的夹持凹槽，且所述夹持凹槽与待测工件焊缝一侧的外表面形状相同；

设置于所述第一夹持件和所述第二夹持件的夹持凹槽槽口端的压板，所述压板上开设有与待测工件焊缝另一侧的外表面形状相同的压板凹槽，所述夹持件上开设有用于限制所述压板移动路径的限位凹槽。

2.根据权利要求1所述的焊接强度测试夹具，其特征在于，所述第一夹持件包括第一夹持块和固定盖，所述固定盖上开设有用于放置所述第一夹持块的固定盖凹槽；

所述第二夹持件包括第二夹持块和底座，所述底座上开设有用于放置所述第二夹持块的底座凹槽；

所述第一夹持块和所述第二夹持块相对的端面分别开设有所述夹持凹槽，所述固定盖与所述底座可拆卸的固定连接。

3.根据权利要求2所述的焊接强度测试夹具，其特征在于，所述底座呈L形，L形的一边开设有所述限位凹槽，另一边开设有所述底座凹槽且与所述固定盖连接。

4.根据权利要求3所述的焊接强度测试夹具，其特征在于，所述固定盖的顶面与所述底座的顶面平齐。

5.根据权利要求2所述的焊接强度测试夹具，其特征在于，所述固定盖凹槽和所述底座凹槽均为沿所述待测工件轴向设置的开口槽。

6.根据权利要求2所述的焊接强度测试夹具，其特征在于，所述底座为在所述底座凹槽宽度方向分开的分体式结构，所述固定盖为在所述固定盖凹槽宽度方向分开的分体式结构。

7.根据权利要求1-6任一项所述的焊接强度测试夹具，其特征在于，所述第一夹持件的所述夹持凹槽和第二夹持件的所述夹持凹槽的总深度小于所述待测工件的厚度。

8.根据权利要求7所述的焊接强度测试夹具，其特征在于，所述第一夹持件的所述夹持凹槽和所述第二夹持件的所述夹持凹槽的深度相等。

9.一种焊接强度测试方法，其特征在于，设置如权利要求1-8任一项所述的焊接强度测试夹具；

在待测工件焊缝的一侧距离所述焊缝预设宽度处标记夹持边界；

将所述待测工件置于第一夹持件和第二夹持件的限位凹槽内，使所述夹持边界与所述限位凹槽的边缘重合，所述焊缝位于所述限位凹槽以外；连接所述第一夹持件与第二夹持件以将所述待测工件夹紧；

压板沿限位凹槽向所述待测工件施加作用力，直至所述待测工件焊缝处断裂，读取断裂时的压力；

根据所述压力计算获得所述待测工件的焊接强度。

10.根据权利要求7所述的焊接强度测试方法，其特征在于，所述待测工件为金刚石复合片与硬质合金基片的焊接件，所述在待测工件焊缝一侧预设宽度处标记夹持边界，具体为：

在所述焊接件的金刚石复合片一侧距离所述焊缝预设宽度处标记所述夹持边界。