CN111761197B - 一种针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于本发明属于热加工检测领域，涉及一种针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法，步骤为：焊接件焊合率筛查：将圆柱形焊接结构的内侧面加工至光洁表面，随后对焊接界面进行焊合率检验；加工圆柱形拉伸试件：将合格的焊接结构件外廓加工至拉伸测试件要求的尺寸，随后车削去除中间部分的钢结构材料至焊接界面，形成一个中间部位为环形凹槽的圆柱形拉伸试件；并且控制中间环形凹槽上下两处保留焊接面尺寸使得焊接面的结合强度不高于铜合金材料抗拉强度；进行拉伸试验，对结合面剪切强度进行判定。通过本检测方法，能够对热加工工艺进行正向反馈，降低制造成本，有效筛查出焊接界面结合强度不足的工艺制度。

Description

一种针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法
技术领域
本发明属于热加工检测领域，涉及针对圆柱形扩散焊接结构零件的结合强度检验的检测方法。
背景技术
燃油柱塞泵中控制产品流量的核心部件为转子组件。转子组件基体为结构钢，能够保证产品结构强度；转子组件的柱塞孔内壁一般使用铜合金，可有效提高耐磨性。航空产品中，为使产品实现减重、降低成本的效果，转子组件多采用铜/钢异种金属扩散焊接或双金属浇铸的工艺方法进行制造。
转子组件完成加工后，目前仅能够使用水浸C型超声波方法对扩散焊/双金属浇铸界面进行焊合率检测，受检测原理所限，水浸C型超声波仅能检测铜/钢金属之间是否存在空隙。如专利CN102914592A《管状复合件中扩散连接界面的超声检测成像方法》中所述的方法。专利CN102680331B《适用于直线型缝焊接的焊接接头剪切强度检验方法》其试样结构不适用于圆柱形扩散焊接界面的剪切强度检验。
目前尚无相关无损检测方法能够对此类界面的冶金结合强度进行检验，对于圆柱形扩散焊接界面的剪切强度尚无有效的检测方式。
发明内容
本发明的目的是：提出一种能够有效检验圆柱形双金属扩散焊接结构冶金结合强度的方法。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
一种针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法，所述的检测方法包含以下步骤：
步骤一、焊接件焊合率筛查：将圆柱形焊接结构的内侧面加工至光洁表面，随后对焊接界面进行焊合率检验；
步骤二、加工圆柱形拉伸试件：将合格的焊接结构件外廓加工至拉伸测试件要求的尺寸，随后车削去除中间部分的钢结构材料至焊接界面，形成一个中间部位为环形凹槽的圆柱形拉伸试件；并且控制中间环形凹槽上下两处保留焊接面尺寸使得焊接面的结合强度不高于铜合金材料抗拉强度；
步骤三、进行拉伸试验，对结合面剪切强度进行判定。
优选地，所述步骤一中表面粗糙度不低于Ra3.2。
优选地，所述步骤一使用水浸C型超声方法进行焊合率检验。
所述步骤二中圆柱形拉伸试件强度要求如下：
上下两处保留焊接面尺寸根据如下确定：保留焊接面面积S2＞内侧圆柱结构横截面积S2。
优选地，步骤三中：拉伸速率不高于2mm/s。
一种方式中，步骤三中拉伸试验通过专用工装进行，所述工装通过与拉伸试件上的通孔连接，连接强度大于焊接面的结合强度。
另一种方式中，步骤三中拉伸试验通过下面形式进行：
使用高能束焊接的方式将试件与拉伸装夹接头焊合，其结合强度高于焊接面结合强度。
本发明的有益效果是：通过本检测方法，能够对热加工工艺进行正向反馈，优化工艺过程、降低制造成本。能够直观的检测圆柱形结构双金属界面的结合强度，有效量化不同工艺条件下圆柱形焊接面的结合强度数值，并有效筛查出焊接界面结合强度不足的工艺制度。
通过本检测方法，能够对批量生产使用圆柱形结构的扩散焊接/双金属铸造毛坯件界面性能进行有效监控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，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是本发明的结构示意图；
图2为焊接界面S1与铜合金圆柱结构的横截面S2的示意图；
图中：2为圆柱形铜合金，1为钢结构，3为焊接界面S1，4为铜合金圆柱结构的横截面S2。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。
步骤1：将圆柱形焊接结构的内侧面加工至不低于Ra3.2的光洁表面，随后使用水浸C型超声方法对焊接界面进行焊合率检验。
步骤2：将焊接结构件外廓加工至拉伸测试试件要求的尺寸，随后车削去除中间部分的钢结构材料至焊接界面，形成一个中间部位为环形凹槽的圆柱形拉伸试件(参见图1)。
(1)控制中间环形凹槽上下两处保留焊接面尺寸，保证保留的焊接面面积S1＞内侧圆柱结构横截面积S2，如图2所示，进而可以控制焊接面的结合强度不高于铜合金材料抗拉强度。
(2)使用销子将专用拉伸工装与拉伸试件连接时，销子的选材应遵循其强度不低于外侧钢结构强度1.2倍的原则。能够确保此连接结构的强度不低于焊接面的剪切强度；
(3)如使用高能束焊接的方式将试件与拉伸装夹接头焊合，拉伸装夹接头中心应有不小于φ2mm的通孔以便排气。拉伸装夹接头与拉伸试件通过“L”型对接接头进行焊接，其结合强度同样能够确保不低于焊接面抗拉强度。
步骤3：以不高于2mm/s的速率进行拉伸试验，可实现对结合面剪切强度的准确判定。
剪切强度＝最大载荷/单侧环形焊缝面积
同时，可根据测试所得的剪切强度计算出单位面积焊缝能够承受的最大抗剪力值。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法，其特征在于：所述的检测方法包含以下步骤：
步骤一、焊接件焊合率筛查：将圆柱形焊接结构的内侧面加工至光洁表面，随后对焊接界面进行焊合率检验；
步骤二、加工圆柱形拉伸试件：将合格的焊接结构件外廓加工至拉伸测试件要求的尺寸，随后车削去除中间部分的钢结构材料至焊接界面，形成一个中间部位为环形凹槽的圆柱形拉伸试件；并且控制中间环形凹槽上下两处保留焊接面尺寸使得焊接面的结合强度不高于铜合金材料抗拉强度；
圆柱形拉伸试件强度要求如下：
上下两处保留焊接面尺寸根据如下确定：保留的焊接面面积S1＞内侧圆柱结构横截面积S2；
步骤三、进行拉伸试验，对结合面剪切强度进行判定。
2.根据权利要求1所述的针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法，其特征在于：所述步骤一中表面粗糙度不低于Ra3.2。
3.根据权利要求1所述的针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法，其特征在于：所述步骤一使用水浸C型超声方法进行焊合率检验。
4.根据权利要求1所述的针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法，其特征在于：所述步骤三中：拉伸速率不高于2mm/s。
5.根据权利要求1所述的针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法，其特征在于：所述步骤三中拉伸试验通过专用工装进行，所述工装通过与拉伸试件上的通孔连接，连接强度大于焊接面的结合强度。
6.根据权利要求5所述的针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法，其特征在于：所述工装通过固定销与所述通孔连接。
7.根据权利要求1所述的针对圆柱形结构扩散焊接头强度的检测方法，其特征在于：所述步骤三中拉伸试验通过下面方式进行：
使用高能束焊接的方式将试件与拉伸装夹接头焊合，其结合强度高于焊接面结合强度。
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