CN108318340A - 复合金属件强度测试方法及拉伸试样和拉伸接头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合金属件强度测试方法及拉伸试样和拉伸接头，以解决现有技术中复合金属件的尺寸较小而无法进行夹紧以进行强度测试的问题。复合金属件强度测试用拉伸试样包括两个金属件，两金属件的沿左右方向的相向端复合成型在一起，两金属件的相背端均设有用于与对应拉伸接头的拉臂沿左右方向挡止配合以进行拉伸试验的牵引凸缘。本发明中，牵引凸缘为拉伸接头提供了轴向作用力的着力点，改变了现有技术中多采用夹头对金属件的周向进行夹紧以进行拉伸的方式，解决了现有技术中由于复合金属件的尺寸较小无法夹持周向而导致无法进行拉伸测试的问题。
Description
技术领域
本发明涉及复合金属件强度测试方法及拉伸试样和拉伸接头。
背景技术
锂电池通常通过正负极柱与外部导线连接，作为电源接入到电路中。为了减少电池的内阻，极柱一般用铜制成。极柱一般固定在连接板上，而连接板一般采用铝制成，以降低连接板的制作成本，并且铝具有良好的抗氧化性能，长期和空气接触对连接板的性能影响不大。在电池进行串联时，正负极柱之间需要电连接，由于铜材和铝材的电位差较大，直接连接时会造成铝优先氧化腐蚀，尤其是高温和潮湿环境，长时间使用会造成连接电阻过大，影响电池性能。
现有技术中针对上述的问题解决的办法为采用摩擦焊接的方式制备铜铝复合极柱，具体的方式为在外径尺寸较大的铜板上，通过摩擦焊接的方式焊接外径尺寸较小的铝棒，铜板的厚度约为3mm。在对由摩擦焊接的方式制备的铜铝复合极柱进行强度测试时，单独制备检测试样，增加铝棒的长度（如100mm），在铜板的朝向铝棒的侧面上形成环形的拉伸台阶，将铝棒夹紧在其中一个拉力试验机的夹头内，再使另一个拉力试验机与该拉伸台阶配合拉伸，两个拉力试验机相背移动进行拉伸检测。
但是采用摩擦焊接的方式制备铜铝复合极柱存在以下问题：生产效率较低，生产设备需要进口，费用很高，并且质量不稳定。
针对以上问题，申请公布号为CN101758071A的一篇发明专利申请公开了一种铝与铜复合金属板带的生产方法，该方法是将半固态的铝或铝合金和固态铜板带进行无氧连续铸轧，制得铝与铜复合金属板带，该发明中固态铜带与半固态的铝液实现无氧化冶金复合，解决了铝的氧化问题，复合强度高，铜和铝的结合强度大，同时生产效率大大提高。再制得铜铝复合件后，再对铜铝复合件进行车削加工。
采用复合成型的方式加工出的铜铝复合件的厚度较小，一般约为11mm左右，在对铜铝复合件的复合强度进行检测时无法采用对摩擦焊接的铜铝复合极柱的测试方法，理由如下：对摩擦焊接的铜铝复合极柱的测试方法适用的试样尺寸较大（如铝棒的长度达到100mm），而铜铝复合件的尺寸较小，不适用于该铜铝复合件的测试。同样地，在其他的除铜铝复合件外的复合金属件上也存在上述的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合金属件强度测试用拉伸试样，以解决现有技术中复合金属件的尺寸较小而无法进行夹紧以进行强度测试的问题；还提供一种复合金属件强度测试用拉伸接头及测试方法。
为实现上述目的，本发明复合金属件强度测试用拉伸试样的技术方案是：一种复合金属件强度测试用拉伸试样，包括两个金属件，两金属件的沿左右方向的相向端复合成型在一起，两金属件的相背端均设有用于与对应拉伸接头的拉臂沿左右方向挡止配合以进行拉伸试验的牵引凸缘。
本发明的有益效果是：本发明提供的复合金属件强度测试用拉伸试样包括两个金属件，两个金属件沿左右方向复合成型在一起，两个金属件的相向端复合成型在一起，两个金属件的相背端均设有牵引凸缘。具体使用时，拉伸接头的拉臂与牵引凸缘沿左右方向挡止配合，通过与牵引凸缘的挡止作用拉伸相应的金属件，实现对复合金属件的拉伸试验。本发明中，牵引凸缘为拉伸接头提供了轴向作用力的着力点，改变了现有技术中多采用夹头对金属件的周向进行夹紧以进行拉伸的方式，解决了现有技术中由于复合金属件的尺寸较小无法夹持周向而导致无法进行拉伸测试的问题。
进一步地，两金属件的相背端的背部具有用于与相应拉伸接头的顶压件顶压配合以防止牵引凸缘被拉伸变形的顶压侧面。
进一步地，两金属件相向端的外径小于相背端的外径，两金属件中的至少一个包括连接相应相向端和相背端的锥形连接段。
进一步地，拉伸试样为铜铝复合极柱，两金属件中的一个为铜金属件，另一个为铝金属件，铜金属件和铝金属件复合成型在一起。
本发明复合金属件强度测试用拉伸接头的技术方案是：一种复合金属件强度测试用拉伸接头，包括用于连接相应金属件与拉力试验机的环套，所述环套的相应端设有用于与牵引凸缘在左右方向上挡止配合以拉伸相应金属件的拉臂。
进一步地，所述环套由沿周向分布的至少两个分瓣合围而成，各相邻分瓣之间可拆装配在一起。
进一步地，所述环套的相应端上设有向内延伸的内翻沿，所述内翻沿构成所述的拉臂。
进一步地，所述环套上设有用于顶压在相应金属件的顶压侧面上的顶压件，以防止相应金属件的牵引凸缘被拉伸变形。
进一步地，所述顶压件包括沿左右方向滑动设于环套内的压块，还包括用于将压块顶紧在相应金属件顶压侧面上的顶紧件。
进一步地，拉伸接头还包括用于连接环套和拉力试验机的连接件，所述连接件的朝向环套的一端设有伸入环套内的外翻沿，所述环套上设有用于与外翻沿在左右方向上挡止配合以防止连接件脱出的挡臂，所述连接件的朝向环套的一端开设有沿左右方向延伸的螺纹孔，所述顶紧件为螺纹旋装于螺纹孔内的顶紧螺栓。
进一步地，所述连接件的背离环套的一端具有供拉力试验机的连接轴伸入的穿孔，所述穿孔的孔壁上设有用于与拉力试验机连接轴的径向轴孔对应贯通的径向穿孔。
本发明的复合金属件强度测试方法的技术方案是：一种复合金属件强度测试方法，包括以下步骤：1）对复合金属件的两金属件进行机加工以形成具有两牵引凸缘的拉伸试样；2）将连接接头的环套套装于牵引凸缘的外部并使环套的拉臂与牵引凸缘在左右方向上挡止配合；3）与环套相连的拉力试验机对相应的金属件施加拉伸作用力以对复合金属件的复合强度进行测试。
进一步地，步骤1）中的复合金属件由复合成型的基板上截取而成。
附图说明
图1为本发明提供的复合金属件强度测试用拉伸试样的示意图；
图2为本发明复合金属件强度测试用拉伸接头实施例1中与拉伸试样的装配示意图；
图3为图2中铜板环套的示意图；
图4为图3中A-A截面的示意图；
图5为图2中铜板压块的示意图；
图6为本发明复合金属件强度测试用拉伸接头实施例2中与拉伸试样的装配示意图；
图7为本发明复合金属件强度测试用拉伸接头实施例3中铜板连接件的示意图；
图8为图7俯视图的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的复合金属件强度测试用拉伸试样的具体实施例，如图1所示，本实施例以对铜铝复合件的复合强度进行拉伸试验为例进行阐述。
拉伸试样包括沿左右方向依次间隔布置的铝板2和铜板1，铜板1包括位于左侧的铜板复合成型段12和位于右侧的铜板拉伸接头连接段11，铝板2包括位于右侧的铝板复合成型段23和位于左侧的铝板拉伸接头连接段21，铝板2还包括连接铝板复合成型段23和铝板拉伸接头连接段21的锥形连接段22。铝板复合成型段23和铜板复合成型段12复合成型在一起，具体的方式可以采用申请公布号为CN101758071A中的复合成型方式。
铝板拉伸接头连接段21的厚度为3.5mm，铜板拉伸接头连接段11的厚度为2.5mm，铝板复合成型段23和铜板复合成型段12的总厚度为3.2mm，其中铜板复合成型段12的厚度至少为0.5mm，剩余的厚度全部为铝板复合成型段。锥形连接段22的厚度为2.3mm。铝板拉伸接头连接段21的外径为35mm，铜板拉伸接头连接段11的外径为26mm，铝板复合成型段23和铜板复合成型段12的外径相同，外径为14mm，锥形连接段22的截面面积由左至右逐渐减小。锥形连接段22的左端外径为25.7mm，右端外径与铝板复合成型段23的外径相同。
通过上述各数值之间的对比以及附图1中能够看出，在铝板拉伸接头连接段21和铜板拉伸接头连接段11上均形成了环形的牵引凸缘，具体测试时，拉伸接头的拉臂通过与该牵引凸缘在轴向上的挡止配合，能够向铝板和铜板施加相背的拉伸作用力。
本实施例中的拉伸试样是通过对方形基板进行车削加工而成。方形基板的外形尺寸为35*35*11.5mm，通过对方形基板进行车削加工出本实施例中拉伸试样的外形。
本实施例中，通过在铝板和铜板上设置牵引凸缘实现对铝板和铜板的拉伸作用，同时，铝板和铜板的外侧面上（即铝板2的左侧面和铜板1的右侧面）具有顶压侧面，用来与拉伸接头上的顶压件在左右方向上顶压配合，防止牵引凸缘被拉伸接头拉伸弯曲。
本实施例中，铜板构成了铜金属件，铝板构成了铝金属件，本实施例是以对铜铝复合金属件为例进行阐述的，在其他实施例中，拉伸试样中的金属材质根据实际情况进行改变。
本实施例中，在其中一个金属件上设置锥形连接段，在其他实施例中，可以在两个金属件上均设置锥形连接段。
本发明复合金属件强度测试用拉伸接头的具体实施例1：
如图2至图5所示，本实施例中的拉伸试样的结构与上述实施例中的一致，本实施例仍以铜铝复合金属件为例进行阐述。
本实施例中的拉伸接头为两个，分别为铝板拉伸接头和铜板拉伸接头，铜板拉伸接头包括铜板环套3，铝板拉伸接头包括铝板环套4。
铜板环套3包括圆柱状的主体，在圆柱状的主体内开设有沿轴向贯穿主体的阶梯孔，阶梯孔形成了台阶面，为铜板台阶面36。铜板环套3为分体式结构，铜板环套3包括沿铜板环套3的周向均分的第一分瓣31和第二分瓣32，第一分瓣31和第二分瓣32合围成上述的铜板环套3，在第一分瓣和第二分瓣上均开设有缺口，在第一分瓣31的缺口处开设有沿垂直于轴线的方向延伸的螺栓穿孔33，在第二分瓣32的缺口处开设有沿垂直于轴线的方向延伸的紧固螺纹孔34。使用时，用紧固螺栓依次穿过第一分瓣31上的螺栓穿孔33和第二分瓣32上的紧固螺纹孔34，将第一分瓣31和第二分瓣32固定安装在一起。
铜板拉伸接头还包括使用时容纳在铜板环套3内的铜板压块7和容纳在铝板环套4内的铝板压块8，在铜板环套3上螺纹连接有顶紧螺栓9，顶紧螺栓9将铜板压块7压紧在铜板1的外侧面上，通过铜板压块7的顶压作用，能够防止铜板在拉伸的过程中发生拉弯的情况。同样的方式也适用于铝板环套4和铝板压块8。
本发明的使用过程如下：合围第一分瓣31和第二分瓣32，将铜板1和铝板2容纳在内，并使铜板1和铝板2的复合成型段和锥形连接段穿过相应的环套孔内。同时，将压块置于相应的环套内。之后用紧固螺栓将第一分瓣31和第二分瓣32紧固连接在一起，使拉伸试样无法由环套中脱出。再将顶紧螺栓9由顶紧螺纹孔内旋至环套内并顶压在压块上，使压块和对应的铜板（铝板）均压紧在铜板挡止面（铝板挡止面）上。将组装好的装置装入对应的拉力试验机的轴上，启动拉力试验机，以20mm/min的速度拉断拉伸试样，观察断口位置和最大力，检测铜铝之间的复合强度。
本实施例中，环套上用来与相应的金属件进行挡止配合的内翻沿构成了拉臂。螺纹旋装在环套上的顶紧螺栓以及环套上开设有螺纹孔的部分共同构成了顶紧件。
在其他实施例中，分瓣的数量可以根据实际情况进行增加。顶紧件和压块共同构成了顶压件。在其他实施例中，顶压件可以为其他的结构，如顶压件可以为长度可调的调节杆，调节杆的一端顶压在相应的金属件上，另一端顶压在环套上。
本发明复合金属件强度测试用拉伸接头的具体实施例2：
如图6所示，在实施例1中除顶紧件外的结构不变的基础上进行改进，本实施例中，在铜板环套3内设有铜板连接件5，在铝板环套4内设有铝板连接件6，以铜板连接件5为例，铜板连接板5包括管体，在管体的靠近环套的一端设置有径向外翻沿51，径向外翻沿51用来与铜板环套3上的铜板连接件台阶面35挡止配合，传递拉伸作用力。在该端上还开设有顶紧螺纹孔，用来螺纹旋转上述的顶紧螺栓。同样的，铝板连接件6上也设有顶紧螺栓用来顶紧铝板压块8。
本实施例中，顶紧件包括顶紧螺纹孔、顶紧螺栓和连接件5上的开设顶紧螺纹孔的部分。
本发明复合金属件强度测试用拉伸接头的具体实施例3：
如图7和图8所示，在实施例2的基础上，对铜板连接件和铝板连接件作进一步地改进，以铜板连接件5为例进行阐述，铜板连接件5除了包括上述的顶紧螺纹孔52和外翻沿51外，还在远离外翻沿51的一端开设有径向穿孔53，径向穿孔53用来与拉力试验机上的连接轴的轴孔对应贯通并供销钉穿过。
本发明复合金属件强度测试方法的具体实施例1：
复合金属件强度测试方法，包括以下步骤：1）在复合成型的基板上截取设定的尺寸，形成复合金属件；2）在复合金属件的两个金属件上均机加工出牵引凸缘，机加工方法可以为车削等，使复合金属件被加工成拉伸试样；3）将连接套套装在牵引凸缘的外部，并且使牵引凸缘与环套的拉臂在左右方向上挡止配合；4）将环套与相应的拉力试验机相连，使拉力试验机通过环套对相应的金属件施加拉伸作用力，实现复合强度的测试。
其中，牵引凸缘、环套的结构与上述实施例中的一致，本实施例中不再赘述。
本发明复合金属件强度测试放大的具体实施例2：
在实施例1中，复合金属件是由复合成型的基板上截取下来的，本实施例中，复合金属件可以为已经成型的电池铜铝极柱等成品。
Claims (10)
1.一种复合金属件强度测试用拉伸试样，其特征在于：包括两个金属件，两金属件的沿左右方向的相向端复合成型在一起，两金属件的相背端均设有用于与对应拉伸接头的拉臂沿左右方向挡止配合以进行拉伸试验的牵引凸缘。
2.根据权利要求1所述的复合金属件强度测试用拉伸试样，其特征在于：两金属件的相背端的背部具有用于与相应拉伸接头的顶压件顶压配合以防止牵引凸缘被拉伸变形的顶压侧面。
3.根据权利要求2所述的复合金属件强度测试用拉伸试样，其特征在于：两金属件相向端的外径小于相背端的外径，两金属件中的至少一个包括连接相应相向端和相背端的锥形连接段。
4.根据权利要求1或2或3所述的复合金属件强度测试用拉伸试样，其特征在于：拉伸试样为铜铝复合极柱，两金属件中的一个为铜金属件，另一个为铝金属件，铜金属件和铝金属件复合成型在一起。
5.一种复合金属件强度测试用拉伸接头，其特征在于：包括用于连接相应金属件与拉力试验机的环套，所述环套的相应端设有用于与牵引凸缘在左右方向上挡止配合以拉伸相应金属件的拉臂。
6.根据权利要求5所述的复合金属件强度测试用拉伸接头，其特征在于：所述环套由沿周向分布的至少两个分瓣合围而成，各相邻分瓣之间可拆装配在一起。
7.根据权利要求6所述的复合金属件强度测试用拉伸接头，其特征在于：所述环套的相应端上设有向内延伸的内翻沿，所述内翻沿构成所述的拉臂。
8.根据权利要求5或6或7所述的复合金属件强度测试用拉伸接头，其特征在于：所述环套上设有用于顶压在相应金属件的顶压侧面上的顶压件，以防止相应金属件的牵引凸缘被拉伸变形。
9.根据权利要求8所述的复合金属件强度测试用拉伸接头，其特征在于：所述顶压件包括沿左右方向滑动设于环套内的压块，还包括用于将压块顶紧在相应金属件顶压侧面上的顶紧件。
10.一种复合金属件强度测试方法，其特征在于：包括以下步骤：1）对复合金属件的两金属件进行机加工以形成具有两牵引凸缘的拉伸试样；2）将连接接头的环套套装于牵引凸缘的外部并使环套的拉臂与牵引凸缘在左右方向上挡止配合；3）与环套相连的拉力试验机对相应的金属件施加拉伸作用力以对复合金属件的复合强度进行测试。
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