CN111855414A - 一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法，测试工件包括平板试件与管状圆弧形试件两种，为了获得相对准确的测试数据，针对双金属工件的特点，自行设计非标试样测试方法并估算结合力。具体测试步骤为：先在异种双金属连接件平板试件上线切割出若干标准拉伸试样；再在得到的标准拉伸试样的两种金属上分别切出一个宽2 mm的豁口，两个金属层上的豁口间水平间隔2 mm，得到非标拉伸试样；接着对非标拉伸试样进行室温拉伸，模拟搭焊接头抗剪切载荷测试，得到双金属结合界面的抗剪切强度值，用以表征双金属的结合强度。该方法简单易操作，试样尺寸形状不受限制并且测试得到不同层金属结合强度的数据可靠程度高。

Description

一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法
技术领域
本发明涉及异种金属连接件性能评价技术领域，具体涉及一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法。
背景技术
近年来，异种金属材料的连接在航空航天、石油化工、核动力、机械、电子、造船及其他一些领域获得越来越广泛的应用。异种金属连接时不同层冶金具有不相容性，在界面可能形成脆性化合物相；热物理性能不匹配，会产生残余应力；力学性能差异巨大会导致连接界面力学失配；这些原因均会导致异种金属连接困难，影响接头组织性能，对接头的断裂性能和可靠性造成不良影响，甚至严重影响整个结构的完整性。
在异种金属连接件研究工作中，测试不同金属结合件不同层金属间的结合强度具有举足轻重的作用，但是，基于其材料的特殊性，适用于普通金属材料的常规力学性能测试方法在此处就不是很适用。
常规力学性能测试方法主要有胶粘法和划擦试验方法，胶粘法的操作方法简单，但是受到胶的强度的限制较大，因此测试的范围有限，并且在测试的过程中由于胶发生加热固化，会导致测试值偏差较大；划擦试验的方式主要用于检测薄板在厚板上的粘附力，此种方法得到的试验数据只有相对性而没有绝对性，无法直观反映双金属的结合强度。
因此，针对目前检测方法上存在的不足，有必要提出一种更加适用于异种金属连接件的结合强度破坏性试验方法。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法，该方法的操作简单方便，试样尺寸形状不受限制并且测试得到不同层金属结合强度数据的可靠程度高。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法，其特征在于，该测试方法具体包括如下步骤：
1）在异种双金属连接件平板试件上线切割出若干标准拉伸试样；
2）在得到的标准拉伸试样的两种金属上分别切出一个宽2 mm的豁口，两个金属层上的豁口间水平间隔2 mm，得到非标拉伸试样；
3）对非标拉伸试样进行室温拉伸，模仿搭焊接头抗剪切载荷测试，得到双金属结合界面的抗剪切强度值，用以表征双金属的结合强度。
进一步地，在测试开始之前首先观察异种金属连接件的形状，如异种金属连接件在初始状态即为平板工件，则直接进入步骤1）开始测试过程；如异种金属连接件在初始状态为弧形工件，则先在液压机上将弧形工件压平成平板试件后再进入步骤1）开始测试过程。
进一步地，经过步骤2）得到的非标拉伸试样，从侧面可看出双金属清晰的结合界面与搭接接头形式的结构特征。
进一步地，异种双金属连接件的单个金属层的厚度小于5 mm。
有益效果是：
本发明公开的一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法，是根据金属材料常规力学性能测试方法、针对双金属工件的特点，提出的一种独特的测试异种金属连接件不同层金属间的结合强度的方法，该测试方法简单易操作，测试的结果能够简单直观反映双金属的结合强度；试样尺寸形状不受限制并且测试得到的不同层金属间结合强度的数据可靠程度高。
附图说明
图1为非标拉伸试样的俯视结构示意图
图2为非标拉伸试样的主视结构示意图；
图3为结合强度测试过程中的拉伸示意图；
图4为从圆弧形试件上截取非标拉伸试样的流程图。
1-标准拉伸试样，2-豁口，3-非标拉伸试样，4-弧形试件，5-平板试件，6-金属一，7-金属二。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图1-4和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
需要说明的是本发明所提供的实施例仅是为了对本发明的技术特征进行有效的说明，所述的左侧、右侧、上端、下端等定位词仅是为了对本发明实施例进行更好的描述，不能看作是对本发明技术方案的限制。
本实施方式中鉴于双金属结合件中两种金属厚度差异大且类似于涂覆层金属的特点，为了获得相对准确的测试数据，自行设计非标拉伸试样测试方法并估算结合力；
对试样进行切割时均采用线切割工艺，线切割设备的加工电流为0.5A-6A，可调；线切割设备稳定切割速度为60-80 mm2/min；
拉伸试验所用微机控制电子万能试验机的最大试验力为100 KN，相对误差为5%。
实施例1：
选取平板试样，双层金属中薄层金属厚度为1 mm、厚层金属厚度为2 mm。
首先通过线切割将平板试样进行切割得到标准拉伸试样用以进行后续拉伸测试；
测试前，先在标准拉伸试样的两个金属层-金属层一和金属层二上分别切出一个2 mm宽且纵向贯通其两端的豁口，两个金属层上的豁口间隔2 mm，得到的即为非标拉伸试样，非标拉伸试样的具体结构如图1-2所示，非标拉伸试样为两端膨大中部收缩的骨头型结构，图1中，a=10 mm，b=5 mm，c=15 mm，d=35 mm；图2中e=f=g=2 mm。
观察非标拉伸试样侧面可以明显看出金属层一和金属层二清晰的结合界面与类似于焊接接头搭接形式的结构。
得到以上非标拉伸试样后，模仿搭焊接头抗剪切载荷测试方法，得到双金属结合界面的抗剪切强度值，用其表征双金属的结合强度。
对非标拉伸试样进行拉伸试验。由于试样尺寸小，厚度薄，需专用夹具夹持后加装在微机控制电子万能试验机上进行测试，具体如图3所示，非标拉伸试样的两端装有夹具，图中箭头方向即为测试时的拉伸方向。
为了保证测试结果的稳定性与准确性，每个编号的试件均选取三个试样进行拉伸测试，最终取平均值，测试结果如图5所示。从结果可知，不同金属间的结合强度下限值为124.49 Mpa。
实施例2：
本实施例的具体操作流程如图4所示
首先从管型材上截出双层金属结构的弧形试件，双层金属中薄层金属厚度为1 mm，厚层金属厚度为3 mm；
接着采用液压机将弧形试件压平成平板试件；
再通过线切割将平板试件切割成数个标准拉伸试样，在得到的标准拉伸试样的两种金属层上分别切出一个2 mm宽的豁口，两个金属层上的豁口间隔2 mm，得到非标拉伸试样。
观察非标准拉伸试样侧面可以明显看出双金属清晰的结合界面与类似于焊接接头搭接形式的试样结构。
得到以上非标试样后，模仿搭焊接头抗剪切载荷测试，得到双金属结合界面的抗剪切强度值，用其表征双金属的结合强度。
得到以上非标试样后，对其进行拉伸试验。由于试样尺寸小，厚度薄，同样需专用夹具夹持后加装在微机控制电子万能试验机上进行测试。
为了保证测试结果的稳定性与准确性，每个编号的试件均选取三个试样进行拉伸测试，最终取平均值，测试结果如图6所示，从结果可知，不同金属间的结合强度下限值为135.17Mpa。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法，其特征在于，该测试方法具体包括如下步骤：
1）在异种双金属连接件平板试件上线切割出标准拉伸试样；
2）在得到的标准拉伸试样的两种金属上分别切出一个宽2 mm且纵向贯通其两侧面的豁口，两个金属层上的豁口间水平间隔2 mm，得到非标拉伸试样；
3）对非标拉伸试样进行室温拉伸，模拟搭焊接头抗剪切载荷测试，得到双金属结合界面的抗剪切强度值，用以表征双金属的结合强度。
2.如权利要求1所述的一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法，其特征在于，在测试开始之前首先观察异种金属连接件的形状，如异种金属连接件在初始状态即为平板工件，则直接进入步骤1）开始测试过程；如异种金属连接件在初始状态为弧形工件，则先在液压机上将弧形工件压平成平板试件后再进入步骤1）开始测试过程。
3.如权利要求1所述的一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法，其特征在于，经过步骤2）得到的非标拉伸试样，从侧面可看出双金属清晰的结合界面与搭接接头形式的结构特征。
4.如权利要求1所述的一种适用于小厚度双金属连接件的结合强度破坏性测试方法，其特征在于，异种双金属连接件的单个金属层的厚度小于5 mm。
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