CN114136780A - 一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置及方法，涉及船舶建造技术领域，包括试验机、拉伸设备和试样对中器，试验机上安装有上夹具和下夹具，试验机上安装有载荷传感器和位移传感器；拉伸机构包括上拉伸机构和下拉伸机构，上拉伸机构和下拉伸机构上均固定安装有夹持杆，夹持杆分别置于上夹具和下夹具之间，上拉伸机构和下拉伸机构相对的端面上均设有定位销；试样对中器包括半圆环和两根连杆，两根连杆分别连接固定在半圆环的左右两端，两根连杆上远离半圆环的位置上均开设有定位孔，定位孔与定位销相互配合使用。本发明解决了现有技术中对螺柱进行检验时，无法保证螺柱受力均匀，降低了试验效率，也无法准确获得精确数值的问题。
Description
技术领域
本发明涉及船舶建造技术领域，具体涉及一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置及方法。
背景技术
螺柱焊是将待焊螺柱一端与板件或管件表面接触后放电引弧，待接触面熔化瞬间，给螺柱一定压力完成焊接的方法，相较其他焊接方法节省时间和成本，主要适用高层钢骨结构建筑、公路、铁路、汽车、管道支架等领域。目前，针对螺柱焊接头的力学性能检测，主要通过试验所测定其抗拉强度，评定接头的抗层状撕裂性能和冶金缺陷。
在船舶领域，主要使用弯曲试验对螺柱的焊接质量进行检验，来确定焊接是否在张力范围内，或者使用合适的扭力装置对螺柱向轴的方向拉至其断裂位置，但是使用上述方法时，在固定过程中，螺柱螺母连接耗时长，且试验过程中无法保证焊接螺柱受力是否均匀，降低了试验效率，也无法准确获得螺柱焊接头的强度数值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置及方法，以解决现有技术中的问题。
本发明的技术目的是通过以下技术方案是实现的：
一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置，包括试验机、拉伸机构，试验机上安装有上夹具和下夹具，上夹具与下夹具沿试验机中轴线对称设置,试验机上安装有载荷传感器和位移传感器；拉伸机构包括上拉伸机构和下拉伸机构，上拉伸机构和下拉伸机构相对的端面上分别设有用以试样螺栓定位的试样对中器。
进一步地，上拉伸机构和下拉伸机构上均开设有卡槽，上拉伸机构和下拉伸机构上的卡槽上下相对应。
进一步地，螺柱的下端焊接有试样底板，下拉伸机构上的卡槽内设置有垫片。
进一步地，上拉伸机构和下拉伸机构相对的端面上分别设有用以试样对中器定位的定位销；试样对中器包括半圆环和两根连杆，两根连杆分别连接固定在半圆环的左右两端，所述连杆上远离半圆环的位置上均开设有定位孔，定位孔与定位销相互配合使用，两个所述试样对中器(5)的半圆环的方向相同。
进一步地，上拉伸机构和下拉伸机构上分别固定有用以上夹具和下夹具夹持的夹持杆，夹持杆分别置于上夹具之间和下夹具之间。
一种船用螺柱焊接头拉伸试验方法，其借助前述的船用螺柱焊接头拉伸试验装置，包括以下步骤：
步骤一、将试验机上的上夹具和下夹具分别夹持住上拉伸机构和下拉伸机构上的夹持杆，且上拉伸机构和下拉伸机构上的卡槽朝向安装者；
步骤二、将试样对中器上的定位孔分别对准卡紧在上拉伸机构和下拉伸机构上的定位销上，且两个试样对中器的半圆环方向保持一致并朝向安装者；
步骤三、将螺柱拧上螺母，将螺柱的下端与试样底板焊接固定；
步骤四、调整试验机上夹具和下夹具之间的距离，使螺柱上的螺母能够放入上拉伸机构的卡槽内，使螺柱下端焊接的试样底板能够放入下拉伸机构的卡槽内；
步骤五、推动螺柱，使螺柱同时卡入上下两个试样对中器的半圆环内，且不再发生移动；
步骤六、螺柱安装完成后，利用试验机按规定速率对螺柱施加拉伸载荷，直至螺柱断裂或者螺柱与试样底板焊接的位置断裂；
步骤八、通过试验机上的载荷传感器和位移传感器分别得出螺柱承受的载荷值和位移值，经计算绘制出力-位移曲线和力-变形曲线。
进一步地，在步骤三中，螺柱上端穿出螺母的长度为2-3牙螺纹。
与现有技术相比，采用上述方案，本发明的有益效果是：
1、本发明结构简单，操作方便，在对螺柱焊接头进行拉伸实验时，能够精确、快捷的反映出螺柱焊接头的真实抗拉强度，以此来验证焊工艺的可适用性，作为验收试样焊接头的依据，保证了工艺的可靠性，有利于提高船舶建造质量。
2、本发明能够针对不同尺寸的螺柱选择不同的试样对中器，试验范围广泛，不受螺柱的尺寸限制。
3、本发明能够不受底板钢材的厚度限制，针对船舶行业钢板的厚度大、强度高等特点，也能顺利的完成对螺柱焊接头的拉伸试验，且定位精度高，综合效益明显。
附图说明
图1为本发明一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置及方法的结构示意图；
图2为本发明中拉伸机构的结构示意图；
图3为本发明中试样对中器的结构示意图；
图4为本发明中试样对中器与上拉伸机构连接的示意图。
图中：夹持杆1、上夹具2、上拉伸机构3、定位销4、试样对中器5、下拉伸机构6、下夹具7、螺母8、螺柱9、定位孔10、垫片11、试样底板12。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步描述：
一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置及方法，包括试验机、拉伸机构，试验机上安装有上夹具2和下夹具7，上夹具2与下夹具7沿试验机中轴线对称设置,试验机上安装有载荷传感器和位移传感器。
试验机为电液伺服万能试验机或电子万能试验机，主要用于金属、非金属的拉伸、压缩和弯曲试验，属于现有技术，载荷传感器和位移传感器连接到上夹具2或者下夹具7，上夹具2和下夹具7其中一个可以移动另外一个静止，载荷传感器连接到静止的上夹具2或下夹具7上，位移传感器连接到移动的上夹具或者下夹具上；载荷传感器和位移传感器属于试验机的一部分。
拉伸机构包括上拉伸机构3和下拉伸机构6，上拉伸机构3和下拉伸机构6均为高强度钢制作而成，使得拉伸机构的强度高，不易发生损坏或变形。上拉伸机构3和下拉伸机构6上均固定安装有夹持杆1，夹持杆1分别置于上夹具2之间和下夹具7之间，通过上夹具2和下夹具7分别夹持上拉伸机构3上的夹持杆1和下拉伸机构上的夹持杆1，且带动夹持杆1进行移动。上拉伸机构3和下拉伸机构6相对的端面上均设有定位销4。
上拉伸机构3和下拉伸机构6上均开设有卡槽，上拉伸机构3上的卡槽和下拉伸机构6上的卡槽上下相对应设置，下拉伸机构6的卡槽内设置有垫片11，垫片11根据螺柱规格进行匹配选择，螺柱9的下端焊接有试样底板12。
上拉伸机构3下端和下拉伸机构6上端分别安装有用以螺柱安装的试样对中器5，试样对中器5包括半圆环和两根连杆，两根连杆分别连接固定在半圆环的左右两端，连杆与半圆环为一体结构，两根连杆上远离半圆环的位置上均开设有定位孔10，定位孔10与定位销4相互配合使用，两根连杆和半圆环均为普通强度钢制作而成。上下两个试样对中器5的半圆环的方向相同，便于对螺柱9的卡合。
具体操作步骤如下：
步骤一、将试验机上的上夹具2和下夹具7分别夹持住上拉伸机构3和下拉伸机构6上的夹持杆1，利用上夹具2和下夹具7带动夹持杆1运动，上拉伸机构3和下拉伸机构6上的卡槽朝向安装者；
步骤二、将试样对中器5上的定位孔10分别对准卡紧在上拉伸机构3和下拉伸机构6上的定位销4上，且两个试样对中器5的半圆环方向保持一致并朝向安装人员；
步骤三、将螺柱9拧上螺母8，螺柱9露出螺母8的长度为2-3牙螺纹；
步骤四、调整试验机上夹具2和下夹具7之间的距离，使螺柱9上的螺母8能够放入上拉伸机构3的卡槽内，使螺柱9下端焊接的试样底板12能够放入下拉伸机构6的卡槽内；
步骤五、轻推螺柱9，使螺柱9同时卡入上下两个试样对中器5的半圆环内，且不再发生移动；
步骤六、螺柱9安装完成后，利用试验机按规定速率对螺柱9的焊接头施加拉伸载荷，直至螺柱9断裂或者螺柱9与试样底板12焊接的位置断裂；
步骤七、通过试验机上的载荷传感器和位移传感器分别得出螺柱9承受的载荷值和位移值，经计算绘制出力-位移曲线和力-变形曲线，整个过程结束。
本实施例只是对本发明的进一步解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性的修改，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置，包括试验机、拉伸机构，其特征在于，所述试验机上安装有上夹具(2)和下夹具(7)，所述上夹具(2)与下夹具(7)沿试验机中轴线对称设置,所述试验机上安装有载荷传感器和位移传感器；所述拉伸机构包括上拉伸机构(3)和下拉伸机构(6)，所述上拉伸机构(3)和下拉伸机构(6)相对的端面上分别设有用以试样螺栓定位的试样对中器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置，其特征在于，所述上拉伸机构(3)和下拉伸机构(6)上均开设有卡槽，上拉伸机构(3)和下拉伸机构(6)上的卡槽上下相对应。
3.根据权利要求2所述的一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置，其特征在于，螺柱(9)的下端焊接有试样底板(12)，所述下拉伸机构(6)上的卡槽内设置有垫片(11)。
4.根据权利要求1所述的一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置，其特征在于，所述上拉伸机构(3)和下拉伸机构(6)相对的端面上分别设有用以试样对中器(5)定位的定位销(4)；所述试样对中器(5)包括半圆环和两根连杆，两根所述连杆分别连接固定在半圆环的左右两端，两根所述连杆上远离半圆环的位置上均开设有定位孔(10)，所述定位孔(10)与定位销(4)相互配合使用，两个所述试样对中器(5)的半圆环的方向相同。
5.根据权利要求1所述的一种船用螺柱焊接头拉伸试验装置，其特征在于，所述上拉伸机构(3)和下拉伸机构(6)上分别固定有用以上夹具(2)和下夹具(7)夹持的夹持杆(1)，所述夹持杆(1)分别置于上夹具(2)之间和下夹具(7)之间。
6.一种船用螺柱焊接头拉伸试验方法，其特征在于，其借助权利要求1-5任意一项权利要求所述的船用螺柱焊接头拉伸试验装置，所述步骤包括：
步骤一、将试验机上的上夹具(2)和下夹具(7)分别夹持住上拉伸机构(3)和下拉伸机构(6)上的夹持杆(1)，且上拉伸机构(3)和下拉伸机构(6)上的卡槽朝向安装者；
步骤二、将试样对中器(5)上的定位孔(10)分别对准卡紧在上拉伸机构(3)和下拉伸机构(6)上的定位销(4)上，且两个试样对中器(5)的半圆环方向保持一致并朝向安装者；
步骤三、将螺柱(9)拧上螺母(8)；
步骤四、调整试验机上夹具(2)和下夹具(7)之间的距离，使螺柱(9)上的螺母(8)能够放入上拉伸机构(3)的卡槽内，使螺柱(9)下端焊接的试样底板(12)能够放入下拉伸机构(6)的卡槽内；
步骤五、推动螺柱(9)，使螺柱(9)同时卡入上下两个试样对中器(5)的半圆环内，且不再发生移动；
步骤六、螺柱(9)安装完成后，利用试验机按规定速率对螺柱(9)施加拉伸载荷，直至螺柱(9)断裂或者螺柱(9)与试样底板(12)焊接的位置断裂；
步骤八、通过试验机上的载荷传感器和位移传感器分别得出螺柱(9)承受的载荷值和位移值，经计算绘制出力-位移曲线和力-变形曲线。
7.根据权利要求6所述的一种船用螺柱焊接头拉伸试验方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述螺柱上端穿出螺母的长度为2-3牙螺纹。
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