CN105806777A - 压剪模具及检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压剪模具及检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法，所述压剪模具包括基座，固定卡具，可调卡具和凹槽刃具，固定卡具固定在基座上，可调卡具与固定卡具平行放置，使用螺栓连接，凹槽刃具位于固定卡具和可调卡具之间。所述检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法包括如下步骤：制备铝钢压剪试样；将压剪试样装配到压剪模具上；在凹槽刃具的顶部施加载荷，完成检测。本发明使用独立的凹槽刃具，用来容纳铝台阶，可保证易发生屈服变形的铝台阶在压剪过程中不发生变形，保证基体钢在压剪过程中不发生弯曲变形，使铝钢界面结合强度的评价结果准确、可靠。

Description

压剪模具及检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法

技术领域

本发明主要涉及一种压剪模具及检测方法，尤其涉及一种用于检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的压剪模具及检测方法。

背景技术

目前，钎焊式热交换器用铝钢复合带材，是由铝、钢双金属复合而成的复合带材，其成品厚度为1.5mm～1.6mm之间，包覆铝层厚度在0.075mm～0.1mm之间，由于包覆铝层厚度非常薄，采用常规的拉剪、撕裂、压剪等评价界面结合强度的方法，铝层会发生断裂，难以评价，故现有技术中对钎焊用铝钢复合带材的界面结合强度的评价只能采用弯曲试验，但该弯曲试验方法只能定性检测评价铝钢界面结合强度是否符合要求，对于需要定量判定结合强度的实验研究并不适用。

发明内容

为克服上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种压剪模具及检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法，来定量判定钎焊式铝钢复合带材界面结合强度。

所述压剪模具包括基座、固定卡具、可调卡具和凹槽刃具；所述固定卡具固定在所述基座上；所述可调卡具与所述固定卡具平行放置，使用连接件连接；所述凹槽刃具位于所述固定卡具和所述可调卡具之间。

所述凹槽刃具的一面开设有凹槽，所述凹槽的尺寸与压剪试样铝台阶的尺寸契合，以容纳铝台阶。

本发明检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法，包括如下步骤：

制备铝钢压剪试样；将压剪试样装配到压剪模具上；在凹槽刃具的顶部施加载荷，完成检测。

在所述制备压剪试样之前还可进行如下步骤：

铝钢复合带材轧制至成品厚度后，进行退火处理；在铝侧钎焊一层铝合金复合板。

所述压剪模具包括：基座、固定卡具、可调卡具和凹槽刃具；所述固定卡具固定在所述基座上；所述可调卡具与所述固定卡具平行放置，用连接件连接；所述凹槽刃具位于所述固定卡具和所述可调卡具之间，所述凹槽刃具的一面开设有凹槽，所述凹槽的尺寸与压剪试样铝台阶的尺寸契合，以容纳铝台阶；将压剪试样装配到压剪模具上包括如下步骤：将固定卡具固定在基座上，可调卡具与固定卡具平行放置，使用螺栓连接；压剪试样铝台阶与凹槽刃具匹配安装，将凹槽刃具与压剪试样放置于固定卡具和可调卡具之间，使压剪试样位于固定卡具和凹槽刃具之间，且凹槽刃具的顶部高出固定卡具、可调卡具和压剪试样的顶部；旋转螺栓的螺母，夹紧。

本发明所述的压剪模具，采用独立的凹槽刃具，将刃具设计一个与压剪试样台阶相楔合的凹槽，在检测过程中，可以保证易发生塑性变形的铝台阶在压剪过程中不发生多余的变形，强度较低的铝台阶不发生屈服变形。

本发明压剪模具采用检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法，将基体钢置于卡具与刃具之间，由刃具与力学试验机接触受力，这样可以防止厚度较薄、强度较低的基体钢发生弯曲变形，避免铝台阶发生屈服变形。本发明相对于国标，更适合更薄的复合带材的卡夹和定量检测。

附图说明

图1是现有压剪实验前后压剪试样的变形对比图，其中，图1a是实验前压剪试样状态示意图；图1b是实验后铝台阶变形状态示意图；图1c是实验后基体钢变形示意图；

图2是本发明压剪实验示意图；

图3是本发明凹槽刃具的示意图；

图4是本发明压剪试样的示意图；

图5是本发明凹槽刃具与压剪试样匹配示意图。

附图标记说明如下：

1—基座，2—固定卡具，3—可调卡具，4—连接件，5—凹槽刃具，6—基体钢，7—铝台阶。

具体实施方式

本发明的宗旨和原理是，由于铝钢复合带材最终的用途是钎焊翅片管，本发明在工业钎焊制度条件下，在铝钢复合带材铝侧钎焊一层4343/3003的铝合金复合板，在加厚铝钢复合带材铝侧厚度、可使用传统压剪、拉剪等方法定量评价铝钢复合带材界面结合强度的同时，又能够保证钎焊对最终评价铝钢复合带材产品界面的结合强度不产生影响。本发明可利用传统的压剪实验定量评价钎焊后铝钢复合带材界面的结合强度。

根据GB/T6396-2008中对压剪试验的规定，压剪试样夹在两刃具中间，铝台阶卡在刃具上，试验力载荷F直接施加到压剪试样的基体钢6侧，如图1a所示。但由于铝钢复合带材的厚度一般较薄(约1.5mm)、强度较低(钎焊后，铝层、钢层均发生回复再结晶)。在压剪实验过程中较薄的基体钢6易发生弯曲变形如图1c所示，或者，铝台阶7易发生屈服，产生不规则变形，如图1b所示；更甚者，试验可能同时产生图1b和图1c的变形。上述各种变形均影响压剪实验的进行和实验结果的准确性。

为解决上述问题，参照图2，本发明公开一种压剪模具，包括基座1、固定卡具2、可调卡具3和凹槽刃具5；固定卡具2固定在基座1上；可调卡具3与固定卡具2平行放置，二者使用连接件4连接；该连接件可以为丝杠-螺母结构，也可为螺栓螺母结构，将螺栓或丝杠穿过固定卡具2、可调卡具3上孔，端头用螺母锁住。凹槽刃具5位于固定卡具2和可调卡具3之间。固定卡具2与可调卡具3之间的距离可借助旋转螺母来调节。

如图3所示，在凹槽刃具5的一面开设有凹槽，凹槽的尺寸与压剪试样铝台阶7的尺寸契合，用于容纳铝台阶7。本发明所述“凹槽的尺寸与压剪试样铝台阶7的尺寸契合”，是指凹槽能够容纳下压剪试样的铝台阶7，凹槽与铝台阶7之间可为间隙配合关系。压剪试样铝台阶的宽度用w表示，则凹槽宽度尺寸可为w加0.05-0.15mm，优选加0.1mm。凹槽深入凹槽刃具的深度d₁大于铝台阶厚度a_c，d₁可为3-6mm，优选为5mm，凹槽远离顶面的侧面与受力面的距离L₁可为22-27mm，优选为25mm。

本发明所采用的检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法为：

(1)制备铝钢压剪试样；

(2)将压剪试样装配到压剪模具上；

(3)在凹槽刃具的顶部施加载荷，完成试验。

在所述制备压剪试样之前还进行如下步骤：

铝钢复合带材轧制至成品厚度后，进行退火处理；

在铝侧钎焊一层铝合金复合板。

将压剪试样装配到压剪模具上包括如下步骤：

将固定卡具固定在基座上，可调卡具与固定卡具平行放置，使用螺栓等连接件连接；

压剪试样铝台阶与凹槽刃具匹配安装，将凹槽刃具与压剪试样放置于固定卡具和可调卡具之间，使压剪试样位于固定卡具和凹槽刃具之间，且凹槽刃具的顶部高出固定卡具、可调卡具和压剪试样的顶部；以及旋转螺栓的螺母，夹紧。

以下面的具体实施例来说明本发明检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法：

铝钢复合带材轧制至成品厚度后，进行退火处理，在铝侧钎焊一层厚度为2mm的铝合金复合板，例如4343/3003铝合金复合板，钎焊温度为600℃，铝侧厚度增至2.1mm，钢侧厚度约1.5mm。

在GB/T6396-2008规定的制备铝钢复合带材的基础上，结合铝钢复合带材的特点，制备铝钢复合带材的压剪试样。铝钢复合带材中钢层厚度a_b＝1.5mm，按国标规定a_b≥2w，w＝1.5a_c，而制备试样的铝台阶厚度a_c≤0.5mm，难以进行压剪实验，故钎焊用铝钢复合带材的压剪试样制备，不能完全根据国标要求加工，本发明结合铝钢复合带材本身特点，特制定加工尺寸，w＝1.5a_c，a_b＝0.5w。如图4所示，在本实施例中，取铝台阶宽度w＝3mm，铝台阶厚度a_c＝2mm，基体钢厚度a_b＝1.5mm，压剪试样铝台阶7的下侧面距离上端的距离L₂为20mm。

接下来将固定卡具2固定在基座1上，将可调卡具3与固定卡具2平行放置，使用螺栓连接。

根据压剪试样铝台阶7的尺寸选择与之相契合的凹槽刃具5。凹槽刃具尺寸宽度为压剪试样铝台阶宽度加0.1mm，即w+0.1mm，在本实施例中为3.1mm，凹槽远离顶面的侧面与所述受力面的距离L₁为25mm。

图5是本发明凹槽刃具与压剪试样匹配示意图，如图5所示，压剪试样铝台阶7与凹槽刃具5匹配安装。即将压剪试样的铝台阶7的放置到凹槽刃具5的凹槽中。此时，二者的间距≤0.1mm。

接下来，将压剪试样装配到压剪模具上：凹槽刃具5与压剪试样放置于固定卡具2和可调卡具3之间。具体的放置方式为：压剪试样的基体钢6靠紧于固定卡具2，凹槽刃具5靠紧于可调卡具3，使用螺栓夹紧。实验选用M6螺栓，标准螺距为1mm，旋紧4个螺栓使凹槽刃具和试样被夹紧，不能相互移动(此时二者紧密接触)。此时，凹槽刃具的顶部高出固定卡具、可调卡具和压剪试样的顶部。在载荷F施加在凹槽刃具的顶部，凹槽刃具向下移动，其上的凹槽带动铝台阶7向下，铝台阶7被从压剪试样上剪下。为了减小凹槽刃具和基体钢6间因摩擦对测验结果的影响，将4个螺栓全部向外旋转25°～35°，此时凹槽刃具和压剪试样之间存在的间距t，t为0.06mm～0.1mm。

较佳地，压剪试样全部置于固定卡具和凹槽刃具之间，即压剪试样的边沿不超过固定卡具和凹槽刃具的边沿。在本发明中，压剪试样铝台阶的下侧面距离上端的距离小于凹槽远离顶面的侧面与所述顶面的距离，即L₂<L₁，以保证凹槽刃具顶部伸出模具，与力学试验机接触受力。

在图2中，有(L₂－L₁)>w的关系，施加载荷F，凹槽刃具5向下运动，以便凹槽能在剪切动作完成后，完全将铝台阶7从基体钢6上剪切下来。

本发明在检测过程中，由传统的基体钢与力学试验机接触受力，改为凹槽刃具与力学试验机接触受力，对于厚度较薄，强度较低的基体钢而言，可以防止其在接触受力时发生弯曲变形；而本发明所述压剪模具采用将刃具设计一个与压剪试样台阶相契合的凹槽，用来容纳铝台阶，可保证在实验过程中，强度较低的铝台阶不发生屈服变形。

需要说明的是，本发明中关于表示尺寸的数值，皆为理想数值，实际上，这些数值都会有或大或小的偏差。故在合理公差的偏差范围内的数值，也符合本发明之精神，包括在本发明涵盖的范围内。

以上的具体实施方式是用于帮助理解本发明的目的、技术方案和有益效果，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压剪模具，其特征在于，包括基座、固定卡具、可调卡具和凹槽刃具；所述固定卡具固定在所述基座上；所述可调卡具与所述固定卡具平行放置，用连接件连接；所述凹槽刃具位于所述固定卡具和所述可调卡具之间。

2.根据权利要求1所述的压剪模具，其特征在于，所述凹槽刃具的一面开设有凹槽，所述凹槽的尺寸与压剪试样铝台阶的尺寸契合，以容纳所述铝台阶。

3.根据权利要求2所述的压剪模具，其特征在于，所述凹槽宽度为压剪试样铝台阶宽度加0.05-0.15mm，所述凹槽深入所述凹槽刃具的深度d₁大于所述铝台阶厚度a_c，凹槽远离顶面的侧面与顶面的距离L₁大于压剪试样铝台阶的下侧面距离上端的距离L₂。

4.根据权利要求1所述的压剪模具，其特征在于，所述可调卡具与所述固定卡具之间的距离可调节。

5.一种检测钎焊式铝钢复合带材界面结合强度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备铝钢压剪试样；

(2)将压剪试样装配到压剪模具上；

(3)在凹槽刃具的顶部施加载荷，完成检测。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在所述制备压剪试样之前还进行如下步骤：

将铝钢复合带材轧制至成品厚度后，进行退火处理；以及

在铝侧钎焊一层铝合金复合板。

7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述压剪模具包括：基座、固定卡具、可调卡具和凹槽刃具；所述固定卡具固定在所述基座上；所述可调卡具与所述固定卡具平行放置，用连接件连接；所述凹槽刃具位于所述固定卡具和所述可调卡具之间，所述凹槽刃具的一面开设有凹槽，所述凹槽的尺寸与压剪试样铝台阶的尺寸契合，以容纳所述铝台阶；将压剪试样装配到压剪模具上包括如下步骤：

将固定卡具固定在基座上，可调卡具与固定卡具平行放置，使用螺栓连接；

压剪试样铝台阶与凹槽刃具匹配安装，将凹槽刃具与压剪试样放置于固定卡具和可调卡具之间，使压剪试样位于固定卡具和凹槽刃具之间，且凹槽刃具的顶部高出所述固定卡具、可调卡具和压剪试样的顶部；

旋转螺母，夹紧所述固定卡具和可调卡具。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，在施加载荷之前，旋转螺栓的螺母，使得凹槽刃具和压剪试样的间距t为0.06mm～0.1mm。

9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述压剪试样铝台阶的尺寸关系为：w＝1.5a_c，a_b＝0.5w，其中，w为铝台阶宽度，a_c为铝台阶厚度，a_b为基体钢厚度；

或者，w＝3mm，a_c＝2mm，a_b＝1.5mm。

10.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述凹槽远离顶面的侧面与顶面的距离为L₁，所述铝台阶的下侧面距离上端的距离为L₂，所述铝台阶宽度为w，则(L₂－L₁)>w。