CN110361270A - 防止两种金属焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在两种金属母材焊接接头试板在进行横向弯曲试验时使用的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置及方法，包括夹持焊接接头试板的夹板以及压向焊接接头试板的圆形压辊，在夹板中部开设有一个用于插入焊接接头试板的长方孔，在长方孔旁边开设有穿入钢丝绳的圆孔，钢丝绳两端和焊接接头试板两端均固定在两个夹板上，钢丝绳通过顶丝固定在夹板上，焊接接头试板通过压紧螺钉固定在在夹板上，在钢丝绳上套装有定位插销，在圆形压辊一端下部加工有带有销孔的平台，该销孔与定位插销相配合，具有安全可靠、操作方便、经济实用、节约成本的优点，保证弯曲试验正常进行及解决圆形压头弯曲试验过程中的试板压偏问题。
Description
技术领域
本发明属于金属材料测试分析技术领域，尤其涉及一种在两种金属母材焊接接头试板在进行横向弯曲试验时使用的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置及方法，保证弯曲试验正常进行及解决圆形压头弯曲试验过程中的试板压偏问题。
背景技术
容器制造行业常需要将两种材料焊接在一起，比如将不锈钢与普通碳钢进行焊接，将钢与铜进行焊接。根据有关标准规定，必须对两种金属母材焊接接头进行力学性能试验。
焊接接头试板弯曲试验标准GB/T 2653-2008《焊接接头弯曲试验方法》规定了两种试验方法，其中较为常用的一种方法为圆形压头弯曲试验，也称三点弯曲试验，适用于该种试验方法的弯曲试验机应用也最为普遍。但是，该弯曲试验方式在试验过程中可能出现试板压偏现象。特别是两种母材的焊接接头，焊缝两侧的母材之间、焊接接头和焊接热影响区之间的强度、硬度差别明显时，更容易出现压偏现象。弯曲试验时，压头滑向母材强度及硬度较低的一侧，焊缝处未达到规定的弯曲变形量，造成试验失败。出现压偏现象，不但造成试板材料与试板制作工时的浪费，还由于无法取得相关焊接性能数据，直接影响生产的正常进行。因此，需要找到一种有效的方法，利用普通三点弯曲试验机，解决圆形压头弯曲试验中的试板压偏问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种可以阻止试板在压弯过程中向一侧滑移，始终保持压头与试板焊接接头中心的相对位置不变，保证弯曲试验正常进行，解决圆形压头弯曲试验过程中的试板压偏问题的本发明属于金属材料测试分析技术领域，尤其涉及一种防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置及方法。
本发明的目的时这样实现的：一种防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置，包括两个平行放置的长条状的夹持焊接接头试板的夹板以及压向焊接接头试板的圆形压辊，在夹板的中部开设有一个用于插入相应规格的焊接接头试板的长方孔，在长方孔旁边开设有一个用于穿入钢丝绳的圆孔，钢丝绳的两端和焊接接头试板的两端均固定在两个夹板上，钢丝绳通过顶丝固定在夹板上，焊接接头试板通过压紧螺钉固定在在夹板上，在钢丝绳的中间位置套装有定位插销，并通过顶丝可靠紧固在钢丝绳上，且定位插销的轴向与夹板的长度方向呈垂直状态；在圆形压辊一端的下部加工有带有销孔的平台，该销孔与定位插销相配合，焊接接头试板装入两个夹板的方孔中之后定位插销的销轴中心与焊接接头试板的焊接接头中心对应。
所述钢丝绳先手动拉直后再用压紧螺钉将其固定在两件夹板上。
焊接接头试板位于下支撑辊的上面。
定位插销插入圆形压辊下部的销孔中后焊接接头试板的焊接接头中心与圆形压辊处于同一垂直平面内。
两件夹板的方孔长宽大于焊接接头试板截面尺寸，使焊接接头试板能顺利装卸。
所述钢丝绳的直径与焊接接头试板的厚度相同，钢丝绳的长度应大于或等于焊接接头试板的长度。
所述钢丝绳为柔性结构。
一种防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的方法，其特征在于：利用所述的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置按照如下步骤进行：
步骤1）、将焊接接头试板装入两个夹板的方孔中，并通过压紧螺钉将焊接接头试板的两端固定在两件夹板）的长方孔中；
步骤2）、先手动拉直钢丝绳，通过钢丝绳顶丝将钢丝绳的两端固定在两个夹板的圆孔中；
步骤3）、通过定位插销顶丝将定位插销固定在钢丝绳上，并通过定位插销顶丝调整定位插销在钢丝绳上的位置，保证定位插销的轴向与夹板的长度方向呈垂直状态，还保证焊接接头试板的焊缝中心与定位插销的插销轴线对应，在同一平面内；
步骤4）、将所述焊接接头试板放在两个下支撑辊的上面，将圆形压辊一端下部平台上的销孔与定位插销相配合，缓慢下移圆形压辊，使定位插销插入圆形压辊一端下部的销孔中，实现焊接接头试板的焊接接头中心与圆形压辊处于同一垂直平面内，同时焊接接头试板的长度方向与圆形压辊的轴线方向垂直；
步骤5）、再下移圆形压辊，使圆形压辊底部、焊接接头试板、下支撑辊上部相互接触，此时定位插销完全插入到圆形压辊的销孔内，但焊接接头试板未发生弯曲变形；
步骤6）、进一步下移圆形压辊，焊接接头试板开始弯曲变形；焊接接头试板受压弯曲变形时，钢丝绳发生与焊接接头试板相同的变形；由于焊接接头试板两侧母材不同，强度不同，受压弯力后，母材强度较低的一侧先产生弯曲变形，圆形压辊有滑向该侧的趋势，由于定位插销插入圆形压辊下部的销孔中，使定位插销、钢丝绳、夹板、焊接接头试板与圆形压辊形成相对固定的位置关系，钢丝绳将产生与焊接接头试板偏移趋势相反的拉力，由于钢丝绳产生与焊接接头试板偏移趋势相反的拉力，限制了焊接接头试板焊缝中心相对于圆形压辊的偏移，由于弯曲过程中焊接接头试板的焊接接头中心始终处于圆形压辊的正下方，焊缝产生规定的弯曲变形，从而保证了弯曲试验的顺利进行；
步骤7）、弯曲试验完成后，抬起圆形压辊，定位插销从圆形压辊的销孔中脱出，钢丝绳处于自由状态，将本装置与焊接接头试板一同从试验机上取出，松开压紧螺钉，夹板能在弯曲后的焊接接头试板上自由滑动，分别将两个夹板从焊接接头试板取出，之后即可对焊接接头试板弯曲结果进行评定。
本发明具有如下积极效果：可以阻止试板在压弯过程中向一侧滑移，始终保持压头与试板焊接接头中心的相对位置不变，保证弯曲试验正常进行，解决了圆形压头弯曲试验过程中的试板压偏问题，具有安全可靠、操作方便、经济实用、节约成本的优点，不但不会造成试板材料与试板制作工时的浪费，还可以取得相关焊接性能数据，保证生产的正常进行。
附图说明
图1是双金属焊接接头试板的结构示意图。
图2是双金属焊接接头试板压偏后的示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是图3的俯视图。
图5是图3过中心的左视图。
图6是夹板3的结构剖视图。
图中 1. 焊接接头试板，2. 圆形压辊，3. 夹板，4. 定位插销，5. 钢丝绳，6. 钢丝绳顶丝，7. 定位插销顶丝，8. 下支撑辊（为弯曲试验机自带夹具），9. 压紧螺钉。
具体实施方式
如图1所示，在图1中是进行横向弯曲试验的焊接接头试板形式。当两侧母材不同、性能差异明显时，弯曲后会出现图2的现象，造成弯曲试验失败。分析发现，在压弯过程中，试板弯曲变形区会滑向母材强度、硬度低的一侧。如果发明一种装置，阻止试板在压弯过程中向一侧滑移，始终保持压头与试板焊接接头中心的相对位置不变，即可保证弯曲试验的正常进行，解决圆形压头弯曲试验过程中的试板压偏问题。
如图3、4、5、6所示，图3即是本发明的工作原理图，也是本发明的结构示意图。本发明公开了一种防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置，包括两个平行放置的长条状的夹持焊接接头试板1的夹板3以及压向焊接接头试板1的圆形压辊2，两个夹板3纵向平行放置，在夹板3的中部开设有一个用于插入相应规格的焊接接头试板1的长方孔，在长方孔旁边开设有一个用于穿入钢丝绳5的圆孔，即在夹板3上加工出一个长方孔与一个圆孔，长方孔用于插入相应规格的焊接接头试板1，圆孔用于穿入钢丝绳5；钢丝绳5的两端和焊接接头试板1的两端均固定在两个夹板3上，即钢丝绳5通过钢丝绳顶丝6固定在夹板3上的圆孔中，焊接接头试板1通过压紧螺钉9固定在在夹板3上的长方孔中；固定好之后钢丝绳5与焊接接头试板1相互平行。在钢丝绳5的中间位置套装有定位插销4，并通过定位插销顶丝7可靠紧固在钢丝绳5上，且定位插销4的轴向与夹板3的长度方向呈垂直状态；在圆形压辊2一端的下部加工有带有销孔的平台，该销孔与定位插销4相配合，焊接接头试板1装入两个夹板3的方孔中之后定位插销4的销轴中心与焊接接头试板1的焊接接头中心对应。
钢丝绳5的直径与焊接接头试板1厚度相同，长度为焊接接头试板1的长度。钢丝绳5的两端各固定一件夹板3，用钢丝绳顶丝6将夹板3与钢丝绳5可靠紧固，紧固后保持夹板3的长度方向一致。在钢丝绳5的中间位置套装一个定位插销4，并用定位插销顶丝7可靠紧固，且使插销4的轴向与夹板3的长度方向呈垂直状态。圆形压辊2一端的下部加工出平台与销孔，销孔与定位插销4外径有配合关系。
如图2所示，将焊接接头试板1装入两个夹板3的方孔中，使定位插销4的销轴中心与焊接接头试板1的焊接接头中心对应，先手动拉直钢丝绳5，再用压紧螺钉9将焊接接头试板与两件夹板3固定。
如图所示，一种防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的方法，利用所述的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置按照如下步骤进行：
步骤1）、将焊接接头试板1装入两个夹板3的方孔中，并通过压紧螺钉9将焊接接头试板1的两端固定在两件夹板3的长方孔中；
步骤2）、先手动拉直钢丝绳5，通过钢丝绳顶丝6将钢丝绳5的两端固定在两个夹板3的圆孔中；
步骤3）、通过定位插销顶丝7将定位插销4固定在钢丝绳5上，并通过定位插销顶丝7调整定位插销4在钢丝绳5上的位置，保证定位插销4的轴向与夹板3的长度方向呈垂直状态，还保证焊接接头试板1的焊缝中心与定位插销4的插销轴线对应，在同一平面内；
步骤4）、将所述焊接接头试板1放在两个下支撑辊8的上面，将圆形压辊2一端下部平台上的销孔与定位插销4相配合，缓慢下移圆形压辊2，使定位插销4插入圆形压辊2一端下部的销孔中，实现焊接接头试板1的焊接接头中心与圆形压辊2处于同一垂直平面内，同时焊接接头试板1的长度方向与圆形压辊2的轴线方向垂直；
步骤5）、再下移圆形压辊2，使圆形压辊2底部、焊接接头试板1、下支撑辊8上部相互接触，此时定位插销4完全插入到圆形压辊2的销孔内，但焊接接头试板（1）未发生弯曲变形；
步骤6）、进一步下移圆形压辊2，焊接接头试板1开始弯曲变形；焊接接头试板1受压弯曲变形时，钢丝绳5发生与焊接接头试板1相同的变形；由于焊接接头试板1两侧母材不同，强度不同，受压弯力后，母材强度较低的一侧先产生弯曲变形，圆形压辊2有滑向该侧的趋势，由于定位插销4插入圆形压辊2下部的销孔中，使定位插销4、钢丝绳5、夹板3、焊接接头试板1与圆形压辊2形成相对固定的位置关系，钢丝绳5将产生与焊接接头试板1偏移趋势相反的拉力，由于钢丝绳5产生与焊接接头试板1偏移趋势相反的拉力，限制了焊接接头试板1焊缝中心相对于圆形压辊2的偏移，由于弯曲过程中焊接接头试板1的焊接接头中心始终处于圆形压辊2的正下方，焊缝产生规定的弯曲变形，从而保证了弯曲试验的顺利进行；
步骤7）、弯曲试验完成后，抬起圆形压辊2，定位插销4从圆形压辊2的销孔中脱出，钢丝绳5处于自由状态，将本装置与焊接接头试板1一同从试验机上取出，松开压紧螺钉9，夹板3能在弯曲后的焊接接头试板1上自由滑动，分别将两个夹板3从焊接接头试板1上取出，之后即可对焊接接头试板1弯曲结果进行评定。
使用时，首先调整好弯曲试验机夹具位置及各项参数，将与本装置装在一起的焊接接头试板1放在下支撑辊8的上面。缓慢下移圆形压辊2，使定位插销4插入圆形压辊2下部的销孔中，可实现焊接接头试板1的焊接接头中心与圆形压辊2处于同一垂直平面内。
继续下移圆形压辊2，焊接接头试板1产生弯曲变形，钢丝绳5产生与焊接接头试板1相同的弯曲变形，由于两侧母材不同，焊接接头试板1有向一侧母材偏移的趋势。由于定位插销4插入圆形压辊2下部的销孔中，使定位插销4、钢丝绳5、夹板3、焊接接头试板1与圆形压辊2有相对固定的位置关系，因此钢丝绳5将产生与焊接接头试板1偏移趋势相反的拉力。
由于钢丝绳5产生与焊接接头试板1偏移趋势相反的拉力，限制了焊接接头试板1焊缝中心相对于圆形压辊2的偏移，从而保证了焊接接头试板1弯曲变形试验的正常进行。
本发明的最大特点就是，针对焊接接头试板弯曲试验时弯曲变形与受力的特点，利用相对简单的装置，限制焊接接头试板1与圆形压辊2的相对位置，但同时又能保证焊接接头试板1自由进行弯曲变形。
夹板3的方孔长宽大于试样截面尺寸，使焊接接头试板1能顺利装卸。为保证焊接接头试板1与钢丝绳5有相同的弯曲半径，避免相互产生内部应力，钢丝绳5直径应选用与焊接接头试板1的厚度尺寸基本相同。钢丝绳5长度应大体等于焊接接头试板1的长度，将两夹板3固定在靠近两端的位置，该位置要保证钢丝绳5拉直状态时，不出现在压弯试验过程中夹板3与圆形压辊2及下支撑辊8干涉。定位插销4固定在钢丝绳5上，位于两夹板3的中间，其插销轴线应大体垂直于两夹板3的长度方向，以方便手动辅助将其插入圆形压辊2一端下部的销孔内。
将焊接接头试板1装入两夹板3的长方孔内压紧时需要注意两点：1.要保证焊接接头试板1焊缝中心与定位插销4的插销轴线对应，在同一平面内；2.钢丝绳为手动拉直状态。
压弯时，同常规弯试验一样，应先调整好两个下支撑辊8（为弯曲试验机自带夹具）之间的距离，将圆形压辊2安装在试验机上，调整好设备参数。再根据上述要求将焊接接头试板1装入两夹板3内固定。
试验开始时，将与本装置固定好后的焊接接头试板1放在两个下支撑辊8上，缓慢下移圆形压辊2，手工将定位插销4插入圆形压辊2一端下部的销孔内，并使焊接接头试板1的长度方向与圆形压辊2的轴线方向垂直。再下移圆形压辊2，使圆形压辊2底部、焊接接头试板1、下支撑辊8上部相互接触，此时定位插销4完全插入到圆形压辊2的销孔内，但焊接接头试板1未发生弯曲变形。
进一步下移圆形压辊2，焊接接头试板1开始弯曲变形。焊接接头试板1受压弯曲变形时，钢丝绳5发生与焊接接头试板1相同的变形。由于焊接接头试板1两侧母材不同，强度不同，受压弯力后，母材强度较低的一侧先产生弯曲变形，圆形压辊2有滑向该侧的趋势。由于定位插销4插入圆形压辊2下部的销孔中，使定位插销4、钢丝绳5、夹板3、焊接接头试板1与圆形压辊2形成相对固定的位置关系，因此钢丝绳5将产生与焊接接头试板1偏移趋势相反的拉力。由于钢丝绳5产生与焊接接头试板1偏移趋势相反的拉力，限制了焊接接头试板1焊缝中心相对于圆形压辊2的偏移。由于弯曲过程中焊接接头试板1的焊接接头中心始终处于圆形压辊2的正下方，因此焊缝产生规定的弯曲变形，从而保证了弯曲试验的顺利进行。
弯曲试验完成后，抬起圆形压辊2，定位插销4从圆形压辊2的销孔中脱出，钢丝绳5处于自由状态。将本装置与焊接接头试板1一同从试验机上取出，松开压紧螺钉9，夹板3能在弯曲后的焊接接头试板1上自由滑动，分别将两个夹板3从焊接接头试板1上取出。之后即可对焊接接头试板1弯曲结果进行评定。
钢丝绳5为柔性结构，能反复弯曲使用，因此该装置具有较稳定的使用性能。
由于焊接材料厚度不同，焊接接头试板1的厚度不同，圆形压辊2的弯曲半径不同，需要根据该发明原理，制作系列装置，以满足不同厚度焊接接头试样的弯曲试验要求。
Claims (8)
1.一种防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置，包括两个平行放置的长条状的夹持焊接接头试板（1）的夹板（3）以及压向焊接接头试板（1）的圆形压辊（2），其特征在于：在夹板（3）的中部开设有一个用于插入相应规格的焊接接头试板（1）的长方孔，在长方孔旁边开设有一个用于穿入钢丝绳（5）的圆孔，钢丝绳（5）的两端和焊接接头试板（1）的两端均固定在两个夹板（3）上，钢丝绳（5）通过钢丝绳顶丝（6）固定在夹板（3）上，焊接接头试板（1）通过压紧螺钉（9）固定在在夹板（3）上，在钢丝绳（5）的中间位置套装有定位插销（4），并通过定位插销顶丝（7）可靠紧固在钢丝绳（5）上，且定位插销（4）的轴向与夹板（3）的长度方向呈垂直状态；在圆形压辊（2）一端的下部加工有带有销孔的平台，该销孔与定位插销（4）相配合，焊接接头试板（1）装入两个夹板（3）的方孔中之后定位插销（4）的销轴中心与焊接接头试板（1）的焊接接头中心对应。
2.根据权利要求1所述的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置，其特征在于：所述钢丝绳（5）先手动拉直后再用压紧螺钉（9）将其固定在两件夹板（3）上。
3.根据权利要求1所述的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置，其特征在于：焊接接头试板（1）位于下支撑辊（8）的上面。
4.根据权利要求1所述的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置，其特征在于：定位插销（4）插入圆形压辊（2）下部的销孔中后焊接接头试板（1）的焊接接头中心与圆形压辊（2）处于同一垂直平面内。
5.根据权利要求1所述的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置，其特征在于：两件夹板（3）的方孔长宽大于焊接接头试板（1）截面尺寸，使焊接接头试板（1）能顺利装卸。
6.根据权利要求1所述的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置，其特征在于：所述钢丝绳（5）的直径与焊接接头试板（1）的厚度相同，钢丝绳（5）的长度应大于或等于焊接接头试板（1）的长度。
7.根据权利要求1所述的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置，其特征在于：所述钢丝绳（5）为柔性结构。
8.一种防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的方法，其特征在于：利用权利要求1-7所述的防止两种金属母材焊接接头试板弯曲试验时压偏的装置按照如下步骤进行：
步骤1）、将焊接接头试板（1）装入两个夹板（3）的方孔中，并通过压紧螺钉（9）将焊接接头试板（1）的两端固定在两件夹板（3）的长方孔中；
步骤2）、先手动拉直钢丝绳（5），通过钢丝绳顶丝（6）将钢丝绳（5）的两端固定在两个夹板（3）的圆孔中；
步骤3）、通过定位插销顶丝（7）将定位插销（4）固定在钢丝绳（5）上，并通过定位插销顶丝（7）调整定位插销（4）在钢丝绳（5）上的位置，保证定位插销（4）的轴向与夹板（3）的长度方向呈垂直状态，还保证焊接接头试板（1）的焊缝中心与定位插销（4）的插销轴线对应，在同一平面内；
步骤4）、将所述焊接接头试板（1）放在两个下支撑辊（8）的上面，将圆形压辊（2）一端下部平台上的销孔与定位插销（4）相配合，缓慢下移圆形压辊（2），使定位插销（4）插入圆形压辊（2）一端下部的销孔中，实现焊接接头试板（1）的焊接接头中心与圆形压辊（2）处于同一垂直平面内，同时焊接接头试板（1）的长度方向与圆形压辊（2）的轴线方向垂直；
步骤5）、再下移圆形压辊（2），使圆形压辊（2）底部、焊接接头试板（1）、下支撑辊（8）上部相互接触，此时定位插销（4）完全插入到圆形压辊（2）的销孔内，但焊接接头试板（1）未发生弯曲变形；
步骤6）、进一步下移圆形压辊（2），焊接接头试板（1）开始弯曲变形；焊接接头试板（1）受压弯曲变形时，钢丝绳（5）发生与焊接接头试板（1）相同的变形；由于焊接接头试板（1）两侧母材不同，强度不同，受压弯力后，母材强度较低的一侧先产生弯曲变形，圆形压辊（2）有滑向该侧的趋势，由于定位插销（4）插入圆形压辊（2）下部的销孔中，使定位插销（4）、钢丝绳（5）、夹板（3）、焊接接头试板（1）与圆形压辊（2）形成相对固定的位置关系，钢丝绳（5）将产生与焊接接头试板（1）偏移趋势相反的拉力，由于钢丝绳（5）产生与焊接接头试板（1）偏移趋势相反的拉力，限制了焊接接头试板（1）焊缝中心相对于圆形压辊（2）的偏移，由于弯曲过程中焊接接头试板（1）的焊接接头中心始终处于圆形压辊（2）的正下方，焊缝产生规定的弯曲变形，从而保证了弯曲试验的顺利进行；
步骤7）、弯曲试验完成后，抬起圆形压辊（2），定位插销（4）从圆形压辊（2）的销孔中脱出，钢丝绳（5）处于自由状态，将本装置与焊接接头试板（1）一同从试验机上取出，松开压紧螺钉（9），夹板（3）能在弯曲后的焊接接头试板（1）上自由滑动，分别将两个夹板（3）从焊接接头试板（1）上取出，之后即可对焊接接头试板（1）弯曲结果进行评定。
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