CN111189696A - 一种钎焊接头剪切强度试验夹具和试验方法 - Google Patents

一种钎焊接头剪切强度试验夹具和试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钎焊接头剪切强度试验装置，包括上压头和下夹具，所述上压头间隔的安装在所述下夹具的上方；所述下夹具包括夹持组件和驱动组件，夹持组件包括第一放样板、第二放样板；驱动组件包括第一驱动件、第二驱动件，第一驱动件连接第一放样板，第二驱动件连接第二放样板，夹持时，钎焊试样处于第一放样板、第二放样板之间。本发明还提供采用该装置的试验方法。本发明的有益效果：装置通过将钎焊试样夹设在夹持组件之间，防止试验过程中试样位移偏转，影响检测结果，同时可以调整变化夹持组件间的间隙适应不同形状尺寸的钎焊试样进行剪切试样；试验方法结构简、固定方便且稳妥。

Description

一种钎焊接头剪切强度试验夹具和试验方法
技术领域
本发明涉及剪切强度试验装置领域，具体涉及一种钎焊接头剪切强度试验夹具和试验方法。
背景技术
对于钎焊接头，通常需要用剪切强度试验来评价母材互相结合和抵抗剪切外力的能力，对于该试验，目前大多采用拉伸剪切强度试验，标准GB/T11363-2008《钎焊接头强度试验方法》、ISO 5187《焊接及相关工艺采用软钎料和硬钎料制造的部件力学试验方法》等都是采用拉伸剪切原理。拉剪受限于夹具，其测试效果一直都不是很理想，标准GB/T11363-2008《钎焊接头强度试验方法》也只规定了板材搭接、管材套接接头剪切试样的外形、尺寸等，但对于剪切过程中如何避免试样位移偏转、剪切力偏心等都没有描述。板材搭接试样很难保证上下拉伸剪切力在一条直线上，为了使上下拉伸剪切力在一条直线上，试样需要做成管材套接或者板材斜对接焊，焊接结构较复杂，不易实施。西北工业大学、哈尔滨工业大学、兰州理工法学等都曾研究设计过接头剪切强度拉剪测试的夹具，但存在工装易卡死或拉力不在一条直线上、测量精度不准或结构复杂、不易加工制造等缺陷。中国专利CN104502205A公开了一种硬质合金钎焊接头剪切性能测试装置，包括基座、压杆、凸台、紧固螺丝，所述基座的四方体结构上表面设有光滑孔和螺纹孔，其侧表面设有光孔和方槽；所述凸台一端与万能试验机的上压板接触，另一端与压杆连接，压杆穿过光滑孔，长度超过侧表面光孔到达方槽下部。该装置测试方便，但是装置对钎焊试样的尺寸和大小有要求，不能适用于不同尺寸的试样进行试验，适用范围窄。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有钎焊接头剪切试验装置存在剪切过程中试样易产生位移偏转的缺点。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种钎焊接头剪切强度试验装置，包括能够上下移动的上压头和固定安装的下夹具，所述上压头间隔的安装在所述下夹具的上方；
所述下夹具包括能够夹持钎焊试样的夹持组件，所述夹持组件包括能够水平运动的第一放样板、第二放样板，夹持时，钎焊试样处于第一放样板、第二放样板之间；
所述下夹具还包括能够调节第一放样板与第二放样板之间间隙的驱动组件，所述驱动组件包括第一驱动件、第二驱动件，第一驱动件驱动连接第一放样板，第二驱动件驱动连接第二放样板。
本发明装置通过将钎焊试样夹设在夹持组件之间，防止试验过程中试样位移偏转，造成受力面偏移，影响检测结果，同时通过驱动组件可以调整变化夹持组件间的间隙适应不同形状尺寸的钎焊试样进行剪切试样，应用范围广。
优选的，所述下夹具还包括基体，所述基体安装在剪切试验机底座上，所述基体为凹槽结构，所述第一放样板与所述第二放样板活动设置在基体的凹槽内。
优选的，所述第一驱动件、第二驱动件均为定位螺栓，所述第一驱动件与基体其中一侧壁螺纹连接，并穿过该侧壁后与第一放样板固定连接，所述第二驱动件与基体另一侧壁螺纹连接，并穿过该侧壁后与第二放样板固定连接。
使用时，将钎焊试样放置在第一放样板和第二放样板之间的间隙中，保证放置时钎焊试样的中心线、上压头的中心线和下夹具的轴向中心线重合，分别驱动第一放样板和第二放样板移动，不断缩小第一放样板和第二放样板之间的间隙，最终使钎焊试样固定夹设在第一放样板和第二放样板之间。然后保持下夹具不动，启动剪切试验机运行，剪切试验机驱动上压头垂直向下移动，对钎焊试样上端平稳施加剪切载荷力F，F作用在钎焊试样的中心线上，试验结束，读取数据，计算剪切强度。
优选的，所述下夹具还包括水平设置的导向杆，所述导向杆依次贯穿基体其中一侧壁、第一放样板、第二放样板、基体另外一个侧壁，所述导向杆与基体的侧壁为固定连接，所述导向杆与第一放样板和第二放样板为滑动连接。
在导向杆的作用下，防止第一放样板和第二放样板的移动发生偏移，影响夹持效果，从而影响最终的试验结果。
优选的，所述基体凹槽内底面上布设有两条相互垂直的刻度线，两条刻度线的垂直交点为凹槽底面的中心点，其中一条刻度线水平设置。
优选的，所述上压头的轴向中心线和下夹具的轴线中心线重合。
本发明中还提供了一种上述钎焊接头剪切强度试验装置的试验方法，包括以下步骤：
(1)制备钎焊试样，所述钎焊试样包括三块母材，所述母材二和母材三对称焊接在母材一的两侧，所述母材二和母材三对与母材一的焊接面为结合面。
(2)将母材二下表面贴放在第一放样板上表面，第一驱动件驱动第一放样板移动，使母材一的轴向中心线与下夹具的轴向中心线重合后，停止移动第一放样板；
(3)将母材三下表面贴放在第二放样板上表面，第二驱动件驱动第二放样板移动，钎焊试样固定在第一放样板和第二放样板之间；
(4)启动剪切试验机，上压头向下移动对钎焊试样施加试验力F，F作用在母材一的轴向中心线上；
(5)当母材二与母材三沿结合面完全脱离时，试验完成，读取数据，计算剪切强度。
本发明试验方法试样结构简易，板材对接焊即可，工艺方法简单，易施行，同时本发明试验方法通过移动夹持组件，保持试样放置在夹持组件的中心上，有效保证剪切载荷沿母材结合界面平行分布，试样安放和固定方便稳妥，剪切力作用在试样的中心，避免了试样的位移偏转，大大增加了测试数据的准确性、可靠性。
优选的，所述母材二和母材三与母材一之间的钎缝间隙分别控制在0.01～0.3mm，所述夹持组件与母材一之间的间隙与钎缝间隙相同。
优选的，所述母材一为长方体结构，母材二和母材三形状大小相同，所述母材二与所述母材三为长方体结构，所述母材二与所述母材三的高度小于母材一的高度，所述母材二与所述母材三焊接在母材一的中部，所述母材二与母材一的结合面积为S0，所述母材三与母材一的结合面积为S0，所述钎焊接头的破坏值为Fm，钎焊接头抗拉强度数值为Rm，所述Rm＝Fm/2S0。
优选的，所述母材二的顶面与母材一底面之间的高度小于第一方样板的高度。使得试样放置完毕后，母材一处于悬置状态，能够保证母材二与母材三具有沿结合面完全脱离的空间。
本发明的优点在于：
(1)本发明装置通过将钎焊试样夹设在夹持组件之间，防止试验过程中试样位移偏转，造成受力面偏移，影响检测结果，同时通过驱动组件可以调整变化夹持组件间的间隙适应不同形状尺寸的钎焊试样进行剪切试样，应用范围广。
(2)本发明装置设置有导向杆，在导向杆的作用下，防止第一放样板和第二放样板的移动发生偏移，影响夹持效果，从而影响最终的试验结果。
(3)本发明试验方法试样结构简易，板材对接焊即可，工艺方法简单，易施行，同时本发明试验方法通过移动夹持组件，保持试样放置在夹持组件的中心上，有效保证剪切载荷沿母材结合界面平行分布，试样安放和固定方便稳妥，剪切力作用在试样的中心，避免了试样的位移偏转，大大增加了测试数据的准确性、可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例一钎焊接头剪切强度试验装置的结构示意图；
图2是本发明基体的结构示意图；
图3是本发明实施例二下夹具的俯视示意图；
图4是图3的左视图；
图5是本发明钎焊试样的结构示意图；
图6是本发明装置的下夹具夹设试样状态示意图。
附图标号说明：
1-上压头；2-下夹具；21-基体；22-夹持组件；221-第一放样板；222-第二放样板；23-驱动组件；231-第一定位螺栓；232-第二定位螺栓；24-导向杆；3-钎焊试样；31-母材一；32-母材二；33-母材三。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例一：
如图1所示，一种钎焊接头剪切强度试验装置，包括上压头1和下夹具2，所述上压头间隔的安装在所述下夹具的上方，上压头2可以在气缸或油缸等作用下上下移动，夹具2为固定安装；本实施例中，上压头1安装在剪切试验机的顶部拉杆上，下夹具2安装在剪切试验机底座上；
结合图2所示，下夹具2包括基体21、夹持组件22、驱动组件23；基体21安装在剪切试验机底座上，基体21为凹槽结构，图中为前后为贯穿状态，左右为对称结构，夹持组件22设置在基体21凹槽内。
能够夹持钎焊试样的夹持组件22包括对称设置的第一放样板221、第二放样板222，所述驱动组件23包括第一驱动件、第二驱动件，第一驱动件驱动连接第一放样板221，第二驱动件驱动连接第二放样板222，驱动组件23用以调节第一放样板221和第二放样板222之间的间隙，第一放样板221与第二放样板222能够在驱动组件23的作用下，在基体21的凹槽内能够水平活动滑动。
本实施例中，第一驱动件为第一定位螺栓231，第二驱动件为第二定位螺栓232，第一定位螺栓231与基体21左侧壁螺纹连接后，第一定位螺栓231的端部固定连接第一放样板221上，第二定位螺栓232与基体21右侧壁螺纹连接后，第二定位螺栓232的端部固定连接第二放样板222上，转动第一定位螺栓231用以驱动第一放样板221的移动，转动第二转动232螺栓用以驱动第二放样板222的移动，通过螺纹与螺栓的连接控制放样板的水平移动。
安装时，将上压头1通过销钉固定在剪切试验机的顶部拉杆上，拉杆能够实现上下运动，将基体21底部通过销钉或其他连接件固定在剪切试验机底座上，将第一放样板221和第二放样板222分别对立设置在基体21的凹槽内，在基体21两侧壁均开设有与第一定位螺栓231、第二定位螺栓232对应的螺栓孔。
使用时，将钎焊试样放置在第一放样板221和第二放样板222之间的间隙中，保证放置时钎焊试样的中心线、上压头1的中心线和下夹具2的中心线重合，分别驱动第一放样板221和第二放样板222移动，不断缩小第一放样板221和第二放样板222之间的间隙，最终使钎焊试样固定夹设在第一放样板221和第二放样板222之间。然后保持下夹具2不动，启动剪切试验机运行，剪切试验机驱动上压头1垂直向下移动，对钎焊试样上端平稳施加剪切载荷力F，F作用在钎焊试样的中心线上，试验结束，读取数据，计算剪切强度。
本发明装置通过将钎焊试样夹设在夹持组件之间，防止试验过程中试样位移偏转，造成受力面偏移，影响检测结果，同时通过驱动组件可以调整变化夹持组件间的间隙适应不同形状尺寸的钎焊试样进行剪切试样，应用范围广。本发明装置整体结构简单，易加工制造，操作方便。
实施例二：
如图2和图3所示，在实施例一的基础上，下夹具2还包括导向杆24，导向杆24依次贯穿基体21侧壁依次穿过第一放样板221和第二放样板222。
导向杆24为表面光滑的长杆形结构，导向杆24的两端固定安装在基体21的两侧侧壁上，基体21两侧设有导向杆固定孔，或采用其他固定安装方式。第一放样板221和第二放样板222可以沿导向杆24自由移动，在驱动组件23分别驱动第一放样板221和第二放样板222移动时，第一放样板221和第二放样板222沿导向杆24的设置导向杆24方向移动。在导向杆24的作用下，防止第一放样板221和第二放样板222的移动发生偏移，影响夹持效果，从而影响最终的试验结果。
在基体21凹槽底面上布设有两条相互垂直的长刻度，两条长刻度线的垂直交点为凹槽底面的中心点，通过两个刻度线上的数值，可以监测到钎焊试样是否放置在下夹具2的中心上。
上压头1的中心线和下夹具2的中心线重合。保证上压头1在向下施加剪切力时，下夹具2受力均匀，整体不会产生偏移。
上述实施例中，一种使用上述钎焊接头剪切强度试验装置的试验方法，具体地，包括以下步骤：
(1)如图4所示，制备钎焊试样3，钎焊试样包括母材一31、母材二32和母材三33，母材二32和母材三33对称设置在母材一31两侧，母材二32和母材三33对接焊在母材一31上；
(2)将母材二32下表面贴在第一放样板221上，转动第一定位螺栓231驱动第一放样板221移动，使母材一31的中心线与下夹具2的中心线重合后，停止移动第一放样板221；
(3)如图5所示，转动第二定位螺栓232驱动第二放样板222移动使母材三33下表面贴放在第二放样板222上表面，钎焊试样3固定在第一放样板221和第二放样板222之间；
(4)启动剪切试验机，上压头1向下移动对钎焊试样施加试验力F，F作用在母材一31的中心线上；
(5)当母材二32与母材三33与母材一的结合面完全脱离时，试验完成，读取数据，计算剪切强度。
本实施例中，所述母材一31、母材二32和母材三33均为长方体结构，所述母材二32与所述母材三33的高度小于母材一31的高度，母材二32和母材三33形状大小相同，所述母材二32与所述母材三33焊接在母材一31的中部，母材二32与母材一31的结合焊接面积为S0，母材三33与母材一31的结合焊接面积为S0，钎焊接头的破坏值为Fm，钎焊接头抗拉强度数值为Rm，所述Rm＝Fm/2S0。
Rm-钎焊接头抗拉强度数值，单位为牛顿每平方毫米(N/mm2)；Fm-接头的破坏载荷数值，单位为牛顿(N)；S0-试样一侧钎焊面积数值，单位为平方毫米(mm2)。
本发明钎焊试样采用三块母材对接焊，母材二32和母材三33与母材一31之间的钎缝间隙分别控制在0.01～0.3mm，夹持组件22与母材一31之间的间隙与钎缝间隙相同。钎焊试样的钎缝间隙可以根据实际构件需要确定，装配时要保证钎焊部位的间隙均匀一致。
与GB/T11363-2008标准不同，本发明采用压剪法对钎焊接头进行剪切试验，试样的形状也与GB/T11363-2008标准的试样有所区别，本发明试验方法试样结构简易，板材对接焊即可，工艺方法简单，易施行，同时本发明试验方法通过移动夹持组件，保持试样放置在夹持组件的中心上，有效保证剪切载荷沿母材结合界面平行分布，试样安放和固定方便稳妥，剪切力作用在试样的中心，避免了试样的位移偏转，大大增加了测试数据的准确性、可靠性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种钎焊接头剪切强度试验装置，其特征在于，包括能够上下移动的上压头和固定安装的下夹具，所述上压头间隔的安装在所述下夹具的上方；
所述下夹具包括能够夹持钎焊试样的夹持组件，所述夹持组件包括能够水平运动的第一放样板、第二放样板，夹持时，钎焊试样处于第一放样板、第二放样板之间；
所述下夹具还包括能够调节第一放样板与第二放样板之间间隙的驱动组件，所述驱动组件包括第一驱动件、第二驱动件，第一驱动件驱动连接第一放样板，第二驱动件驱动连接第二放样板。
2.根据权利要求1所述的一种钎焊接头剪切强度试验装置，其特征在于，所述下夹具还包括基体，所述基体安装在剪切试验机底座上，所述基体为凹槽结构，所述第一放样板与所述第二放样板活动设置在基体的凹槽内。
3.根据权利要求2所述的一种钎焊接头剪切强度试验装置，其特征在于，所述第一驱动件、第二驱动件均为定位螺栓，所述第一驱动件与基体其中一侧壁螺纹连接，并穿过该侧壁后与第一放样板固定连接，所述第二驱动件与基体另一侧壁螺纹连接，并穿过该侧壁后与第二放样板固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种钎焊接头剪切强度试验装置，其特征在于，所述下夹具还包括水平设置的导向杆，所述导向杆依次贯穿基体其中一侧壁、第一放样板、第二放样板、基体另外一个侧壁，所述导向杆与基体的侧壁为固定连接，所述导向杆与第一放样板和第二放样板为滑动连接。
5.根据权利要求2所述的一种钎焊接头剪切强度试验装置，其特征在于，所述基体凹槽内底面上布设有两条相互垂直的刻度线，两条刻度线的垂直交点为凹槽底面的中心点，其中一条刻度线水平设置。
6.根据权利要求1所述的一种钎焊接头剪切强度试验装置，其特征在于，所述上压头的轴向中心线和下夹具的轴线中心线重合。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的钎焊接头剪切强度试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备钎焊试样，所述钎焊试样包括三块母材，所述母材二和母材三对称焊接在母材一的两侧，所述母材二和母材三对与母材一的焊接面为结合面。
(2)将母材二下表面贴放在第一放样板上表面，第一驱动件驱动第一放样板移动，使母材一的轴向中心线与下夹具的轴向中心线重合后，停止移动第一放样板；
(3)将母材三下表面贴放在第二放样板上表面，第二驱动件驱动第二放样板移动，钎焊试样固定在第一放样板和第二放样板之间；
(4)启动剪切试验机，上压头向下移动对钎焊试样施加试验力F，F作用在母材一的轴向中心线上；
(5)当母材二与母材三沿结合面完全脱离时，试验完成，读取数据，计算剪切强度。
8.根据权利要求7所述的钎焊接头剪切强度试验装置的试验方法，其特征在于，所述母材二和母材三与母材一之间的钎缝间隙分别控制在0.01～0.3mm，所述夹持组件与母材一之间的间隙与钎缝间隙相同。
9.根据权利要求7所述的钎焊接头剪切强度试验装置的试验方法，其特征在于，所述母材一、所述母材二与所述母材三均为长方体结构，母材二和母材三形状大小相同，所述母材二与所述母材三的高度小于母材一的高度，所述母材二与所述母材三焊接在母材一的中部，所述母材二与母材一的结合面积为S0，所述母材三与母材一的结合面积为S0，所述钎焊接头的破坏值为Fm，钎焊接头抗拉强度数值为Rm，所述Rm＝Fm/2S0。
10.根据权利要求9所述的钎焊接头剪切强度试验装置的试验方法，其特征在于，所述母材二的顶面与母材一底面之间的高度小于第一方样板的高度。
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