測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具及測量方法
2023-05-09 17:26:31 2
測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具及測量方法
【專利摘要】測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具及測量方法，以解決傳統拉伸剪切試驗中，附加彎矩對攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力測量結果產生影響的問題。卡具：四個軸承安裝孔沿同一水平線布置，八個滾軸分兩層設置，每層平行設置四個滾軸，每個滾軸端部通過一個定位軸承安裝在相應的軸承安裝孔中。方法：一、每層滾軸的最外側的兩滾軸軸心距離為拉剪測量試件搭接部分厚度的10～20倍；二、將拉剪測量試件置於上層滾軸與下層滾軸之間；三、將組裝後的拉剪測量試件、卡具及墊塊裝卡在拉剪試驗機上，以0.5～1.5mm/min的加載速度對拉剪測量試件進行拉剪試驗，並記錄最大拉剪試驗載荷F。本發明用於測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力。
【專利說明】測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具及測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於測量攪拌摩擦焊搭接接頭拉剪力的卡具及測量方法，具體涉及一種測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具及測量方法。
【背景技術】
[0002]攪拌摩擦搭接焊是一種較新的固相連接技術，與傳統鉚接技術相比可顯著降低結構重量，提高接頭質量，此外還具有生產成本低和無環境汙染等優勢。評價攪拌摩擦搭接接頭最重要的性能指標為其最大拉剪力；在傳統的攪拌摩擦焊搭接接頭拉伸剪切試驗的過程中，由於搭接接頭的不對稱性，無法使加載在拉剪測量試件兩側的載荷在同一直線上，從而對其產生附加彎矩，這將對最大拉剪力的測試結果產生較大影響。因此，無法通過傳統的拉剪試驗得到攪拌摩擦焊搭接接頭真實的最大拉剪力。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為解決傳統拉伸剪切試驗中，無法使加載在拉剪測量試件兩側的載荷在同一直線上，附加彎矩對攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力測量結果產生影響的問題，提出一種測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具及測量方法。
[0004]測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具包括兩個第二連接元件、四個L形支撐板、四個第一連接元件、八個滾軸和十六個定位軸承，每個L形支撐板的短板上設有兩個第一連接孔，每個L形支撐板的長板上設有一個第二連接孔和四個軸承安裝孔，四個軸承安裝孔沿同一水平線布置，八個滾軸分兩層設置，每層平行設置四個滾軸，上層四個滾軸與下層四個滾軸一一正對設置，兩個L形支撐板對稱設置在上層四個滾軸的兩端，且上層L形支撐板的長板位於裡側、L形支撐板的短板位於下端，四個L形支撐板中餘下的兩個L形支撐板對稱設置在下層四個滾軸的兩端，且下層L形支撐板的長板位於裡側、L形支撐板的短板位於上端，每個滾軸端部通過一個定位軸承安裝在相應的軸承安裝孔中，上層的L形支撐板與其對應的下層的L形支撐板通過第一連接元件連接，上層的兩個L形支撐板通過第二連接元件連接。
[0005]測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的測量方法是通過以下步驟實現的:
[0006]步驟一、確定卡具尺寸:根據拉剪測量試件的寬度確定滾軸的工作部分長度，應保證滾軸的工作部分長度等於拉剪測量試件的寬度，每層滾軸的最外側的兩滾軸軸心距離為拉剪測量試件搭接部分厚度的10倍?20倍，上層滾軸與下層滾軸之間的間隙等於拉剪測量試件搭接部分的厚度；
[0007]步驟二、組裝拉剪測量試件:將拉剪測量試件置於上層滾軸與下層滾軸之間，並通過第一連接元件調節上下層的L形支撐板，使上層滾軸的下端母線與拉剪測量試件接觸，下層滾軸的上端母線與拉剪測量試件接觸，在拉剪測量試件的兩側未搭接部分分別放置厚度與被焊板材厚度相等的墊塊；
[0008]步驟三、進行拉剪測量:將組裝後的拉剪測量試件、卡具及墊塊裝卡在拉剪試驗機上，以0.5mm/min?1.5mm/min的加載速度對拉剪測量試件進行拉剪試驗,當拉剪測量試件完全斷裂後停止試驗，並記錄最大拉剪試驗載荷。
[0009]本發明與現有技術相比具有以下有益效果:
[0010]一、在拉剪試驗過程中，所述卡具的上下層滾軸可對拉剪測量試件進行約束，以防拉剪測量試件發生彎曲，從而有效消除附加彎矩，保證工件發生純拉剪破壞。拉剪測量試件在拉剪試驗過程中必然與滾軸發生相對滑動，由於軸承的使用使二者之間產生較小的滑動摩擦力，其相對於拉剪測量試件的最大拉剪力可忽略不計，因此採用本發明的卡具進行拉剪試驗可以精確的測量出工件的最大拉剪力。
[0011]二、此外，通過第一連接元件調節L形支撐板，從而實現上下層滾軸之間間隙的調節，因此卡具可以適應不同搭接厚度的拉剪測量試件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明卡具的整體結構分解示意圖；
[0013]圖2是本發明【具體實施方式】四步驟一的結構剖視圖；
[0014]圖3是本發明卡具的外部結構立體圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:結合圖1?圖3說明本實施方式，本實施方式包括包括兩個第二連接元件5、四個L形支撐板1、四個第一連接元件4、八個滾軸2和十六個定位軸承3，每個L形支撐板I的短板上設有兩個第一連接孔1-1，每個L形支撐板I的長板上設有一個第二連接孔1-2和四個軸承安裝孔1-3，四個軸承安裝孔1-3沿同一水平線布置，每個L形支撐板I的長板上位於底部設有四個軸承安裝孔1-3，八個滾軸2分兩層設置，每層平行設置四個滾軸2，上層四個滾軸2與下層四個滾軸2 —一正對設置，兩個L形支撐板I對稱設置在上層四個滾軸2的兩端，且上層L形支撐板I的長板位於裡側、L形支撐板I的短板位於下端，四個L形支撐板I中餘下的兩個L形支撐板I對稱設置在下層四個滾軸2的兩端，且下層L形支撐板I的長板位於裡側、L形支撐板I的短板位於上端，每個滾軸2端部通過一個定位軸承3安裝在相應的軸承安裝孔1-3中，上層的L形支撐板I與其對應的下層的L形支撐板I通過第一連接元件4連接，上層的兩個L形支撐板I通過第二連接元件5連接。
[0016]【具體實施方式】二:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的滾軸2為階梯軸，兩端直徑小於中間工作部分直徑。其它組成及連接關係與【具體實施方式】一相同。
[0017]【具體實施方式】三:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的滾軸2與定位軸承3為過盈配合。其它組成及連接關係與【具體實施方式】一或二相同。
[0018]【具體實施方式】四:結合圖1?圖3說明本實施方式，本實施方式是通過以下步驟實現的:
[0019]步驟一、確定卡具尺寸:根據拉剪測量試件6的寬度w確定滾軸2的工作部分長度L，應保證滾軸2的工作部分長度L等於拉剪測量試件6的寬度W，每層滾軸2的最外側的兩滾軸2軸心距離D為拉剪測量試件6搭接部分厚度t的10倍?20倍，上層滾軸2與下層滾軸2之間的間隙h等於拉剪測量試件6搭接部分的厚度t ；
[0020]步驟二、組裝拉剪測量試件6:將拉剪測量試件6置於上層滾軸2與下層滾軸2之間，並通過第一連接元件4調節上下層的L形支撐板1，使上層滾軸3的下端母線與拉剪測量試件6接觸，下層滾軸3的上端母線與拉剪測量試件6接觸，在拉剪測量試件6的兩側未搭接部分分別放置厚度與被焊板材厚度相等的墊塊7 ；
[0021]步驟三、進行拉剪測量:將組裝後的拉剪測量試件6、卡具及墊塊7裝卡在拉剪試驗機上，以0.5mm/min?1.5mm/min的加載速度對拉剪測量試件6進行拉剪試驗,當拉剪測量試6件完全斷裂後停止試驗，並記錄最大拉剪試驗載荷F。
[0022]【具體實施方式】五:結合圖2說明本實施方式，本實施方式是所述步驟一中每層滾軸2的最外側的兩滾軸2軸心距離D為拉剪測量試件6搭接部分厚度t的12倍。這樣可以使拉剪測量試件3所受附加彎矩的影響忽略不計。其它步驟與【具體實施方式】四相同。
[0023]【具體實施方式】六:結合圖2說明本實施方式，本實施方式是所述步驟一中每層滾軸2的最外側的兩滾軸2軸心距離D為拉剪測量試件6搭接部分厚度t的14倍。這樣可以使拉剪測量試件3所受附加彎矩的影響忽略不計。其它步驟與【具體實施方式】四相同。
[0024]【具體實施方式】七:結合圖2說明本實施方式，本實施方式是所述步驟一中每層滾軸2的最外側的兩滾軸2軸心距離D為拉剪測量試件6搭接部分厚度t的16倍。這樣可以使拉剪測量試件3所受附加彎矩的影響忽略不計。其它步驟與【具體實施方式】四相同。
[0025]【具體實施方式】八:結合圖2說明本實施方式，本實施方式是所述步驟一中每層滾軸2的最外側的兩滾軸2軸心距離D為拉剪測量試件6搭接部分厚度t的18倍。這樣可以使拉剪測量試件3所受附加彎矩的影響忽略不計。其它步驟與【具體實施方式】四相同。
[0026]【具體實施方式】九:結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式是步驟三中加載速度為0.6mm/min。其它步驟與【具體實施方式】四相同。
[0027]【具體實施方式】十:結合圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式是所述步驟三中加載速度為0.8mm/min。其它步驟與【具體實施方式】四相同。
【權利要求】
1.一種測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具，其特徵在於:所述卡具包括兩個第二連接元件(5)、四個L形支撐板(I)、四個第一連接元件(4)、八個滾軸(2)和十六個定位軸承(3)，每個L形支撐板(I)的短板上設有兩個第一連接孔(1-1 )，每個L形支撐板(I)的長板上設有一個第二連接孔(1-2)和四個軸承安裝孔(1-3)，四個軸承安裝孔(1-3)沿同一水平線布置，八個滾軸(2 )分兩層設置，每層平行設置四個滾軸(2 )，上層四個滾軸(2 )與下層四個滾軸(2)—一正對設置，兩個L形支撐板(I)對稱設置在上層四個滾軸(2)的兩端，且上層L形支撐板(I)的長板位於裡側、L形支撐板(I)的短板位於下端，四個L形支撐板(I)中餘下的兩個L形支撐板(I)對稱設置在下層四個滾軸(2 )的兩端，且下層L形支撐板(I)的長板位於裡側、L形支撐板(I)的短板位於上端，每個滾軸(2)端部通過一個定位軸承(3 )安裝在相應的軸承安裝孔(1-3 )中，上層的L形支撐板(I)與其對應的下層的L形支撐板(I)通過第一連接元件(4 )連接，上層的兩個L形支撐板(I)通過第二連接元件(5 )連接。
2.根據權利要求1所述測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具，其特徵在於:所述滾軸(2 )為階梯軸，兩端直徑小於中間工作部分直徑。
3.根據權利要求1或2所述測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的卡具，其特徵在於:所述滾軸(2)與定位軸承(3)為過盈配合。
4.一種利用權利要求1所述卡具實現測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的測量方法，其特徵在於:所述方法是通過以下步驟實現的: 步驟一、確定卡具尺寸:根據拉剪測量試件(6)的寬度(w)確定滾軸(2)的工作部分長度(L)，應保證滾軸(2)的工作部分長度(L)等於拉剪測量試件(6)的寬度(W)，每層滾軸(2)的最外側的兩滾軸(2)軸心距離(D)為拉剪測量試件(6)搭接部分厚度(t)的10倍~20倍，上層滾軸(2)與下層滾軸(2)之間的間隙(h)等於拉剪測量試件(6)搭接部分的厚度⑴； 步驟二、組裝拉剪測量試件(6):將拉剪測量試件(6)置於上層滾軸(2)與下層滾軸(2)之間，並通過第一連接元件(4)調節上下層的L形支撐板(1)，使上層滾軸(3)的下端母線與拉剪測量試件(6)接觸，下層滾軸(3)的上端母線與拉剪測量試件(6)接觸，在拉剪測量試件(6)的兩側未搭接部分分別放置厚度與被焊板材厚度相等的墊塊(7)； 步驟三、進行拉剪測量:將組裝後的拉剪測量試件(6)、卡具及墊塊(7)裝卡在拉剪試驗機上，以0.5mm/min~1.5mm/min的加載速度對拉剪測量試件(6)進行拉剪試驗,當拉剪測量試(6)件完全斷裂後停止試驗，並記錄最大拉剪試驗載荷(F)。
5.根據權利要求4所述測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的測量方法，其特徵在於:所述步驟一中每層滾軸(2)的最外側的兩滾軸(2)軸心距離(D)為拉剪測量試件(6)搭接部分厚度(t)的12倍。
6.根據權利要求4所述測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的測量方法，其特徵在於:所述步驟一中每層滾軸(2)的最外側的兩滾軸(2)軸心距離(D)為拉剪測量試件(6)搭接部分厚度(t)的14倍。
7.根據權利要求4所述測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的測量方法，其特徵在於:所述步驟一中每層滾軸(2)的最外側的兩滾軸(2)軸心距離(D)為拉剪測量試件(6)搭接部分厚度(t)的16倍。
8.根據權利要求4所述測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的測量方法，其特徵在於:所述步驟一中每層滾軸(2)的最外側的兩滾軸(2)軸心距離(D)為拉剪測量試件(6)搭接部分厚度(t)的18倍。
9.根據權利要求4所述測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的測量方法，其特徵在於:所述步驟三中加載速度為0.6mm/min。
10.根據權利要求4所述測量攪拌摩擦焊搭接接頭最大拉剪力的測量方法，其特徵在於:所述步驟三中加載速度為0·.8mm/min。
【文檔編號】G01N3/08GK103592181SQ201310626295
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】劉會傑, 趙運強, 陳詩璇, 林喆 申請人:哈爾濱工業大學