一種雙金屬複合板抗剪強度測試裝置的製作方法

2023-10-06 19:53:39 2

專利名稱：一種雙金屬複合板抗剪強度測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬複合材料力學性能測試裝置，特別是ー種雙金屬複合板抗剪強度測試裝置。
背景技術：
雙金屬複合板是將兩種金屬材料利用其各自的性能優勢進行分層組合而形成的ー類金屬材料。雙金屬複合板可以克服兩種金屬各自的缺點，發揮兩種金屬的優點，使部件具有特殊的性能以適應各種惡劣エ況，達到延長部件使用壽命，創造良好綜合經濟效益的目的。 衡量雙金屬複合板複合質量好壞的指標很多，常見的指標有抗剪強度、粘結強度、結合度、剝離強度等，這些指標都能有效地反映雙金屬複合板的界面結合質量。其中，抗剪強度指標由於最能說明金屬複合板的界面結合強度高低，同時也便於測量，因此，使用頻次最高。GB/T6396-2008《複合鋼板力學及エ藝性能試驗方法》中規定了複合鋼板抗剪強度的測試方法和測試裝置，對複合鋼板厚度大於IOmm時可以採用壓剪的方式進行測試，對複合鋼板厚度小於IOmm時可以採用拉剪的方式進行測試。同樣，ASTM 264《StandardSpecification for Stainless Chromium-Nickel Steel-Clad Plate》以及YS/T 485-2005《燒結雙金屬材料剪切強度的測試方法》中規定的抗剪強度測試方法和測試裝置，與GB/T6396-2008的測試方法和測試裝置相同。然而，這兩種抗剪強度測試方法和測試裝置都存在一定的局限性，壓剪的測試方式一般只適合基材相對比較厚(標準中規定大於IOmm)的情況，如果基材比較薄時，在壓力作用下，基材就會發生彎曲變形，影響測試精度，甚至完全不能測出抗剪強度值，因此，當複合板厚度比較薄(標準中規定小於IOmm)時需採用拉剪的方式進行測試，但拉剪的測試方式也只適合覆層相對比較厚的情況，當覆層厚度較薄時，很容易在覆層最薄弱的位置發生彎曲和斷裂，影響測試精度，甚至使測試失敗。因此，對覆層厚度較薄的雙金屬複合板有必要研製出一種能夠準確測試其抗剪強度的裝置，以準確評價這種複合板的複合質量。

發明內容
本發明提供了ー種雙金屬複合板抗剪強度測試裝置，採用該裝置，不但能夠準確測試出厚度大於IOmm的複合板的抗剪強度值，而且也能夠準確測試出厚度小於IOmm的複合板的抗剪強度值，特別是能夠準確測試出覆層厚度相對較薄的雙金屬複合板的抗剪強度值。本發明提供的雙金屬複合板抗剪強度測試裝置，其特徵在於該裝置包括壓蓋、衝頭、衝模緊固螺栓、模座緊固螺栓、上模、下模、底座、衝模定位銷、模座定位銷。衝頭為長方體形，衝頭端部邊緣為刃ロ，衝頭置於壓蓋的上方，衝頭上帯有螺栓孔和定位銷；壓蓋為長方體形，厚度比衝頭小0. I 0. 5_，帶有螺栓孔和定位銷孔；衝頭與壓蓋之間通過衝模定位銷對齊，衝頭與壓蓋之間使用緊固螺栓鎖緊，組合成衝模；上模與下模均呈圓柱形，上面加工出2 4個螺栓孔，心部加工出ー個矩形孔，孔的尺寸比衝頭大0. 04 0. 5mm，衝頭在孔中能自由滑動，下模上面帶有2個定位銷，上模上面相應位置加工出2個定位銷孔，上模位於下模頂部，上模與下模之間採用定位銷對齊，上模與下模之間使用緊固螺栓鎖緊，組合成模座；衝模插入模座的中心孔內，放置在底座上。所述的壓蓋使用Crl2、W18Cr4V模具鋼製造，熱處理後硬度不低於40HRC，壓蓋寬度20 60_、厚度10 40_、高度5 IOmm,壓蓋中心開4>6 IOmm的螺栓孔,此螺栓孔應保證與衝頭中心的螺栓孔相同且同軸，螺栓孔的兩旁開￠4 CtSmm的銷釘孔，此銷釘孔與衝頭上的定位銷外徑相同且同軸，壓蓋的側面與上表面之間的垂直度公差不大於90° ±0.1°，壓蓋的側表面粗糙度不大於0.4 iim。所述的衝頭使用Crl2、W18Cr4V等模具鋼製造，熱處理後硬度不低於60HRC，衝頭寬度20 60mm、厚度10 40mm、高度30 80mm,衝頭中心開4>6 IOmm的螺栓孔，螺
栓孔的兩旁插有￠4 小8mm的定位銷，螺栓孔用於和壓蓋緊密連接，將金屬複合板試樣壓住，定位銷用於和壓蓋之間準確定位，衝頭下部5 IOmm處厚度小於上部厚度，二者之間厚度差在0. 2 I. 5_之間，是衝頭與下模內壁之間的間隙，衝頭的側面與上下面之間的垂直度公差不大於90° ±0.1°，衝頭的側面與下表面之間的圓角小於0. 1mm，衝頭的側表面粗糙度不大於0. 4 ii m。所述的上模使用Crl2、W18Cr4V等模具鋼製造，熱處理後硬度不低於40HRC，上模呈圓形，外徑4>50 100mm,厚度5 IOmm,上模中心開矩形孔ロ，孔ロ的長度和寬度與衝頭的寬度和厚度匹配，分別為20 60mm和10 40mm，衝頭能夠在孔口內自由活動，孔ロ內壁應相互垂直，垂直度公差不大於90° ±0.1° ,孔口內表面與模的上下表面相互垂直，垂直度公差不大於90° ±0.1°，孔口內表面粗糙度不大於0.4 iim，此外，上模上還開有2個小4 8mm的定位銷孔和2 4個4>6 IOmm的螺栓孔,定位銷孔用於和下模準確定位，螺栓孔用於和下模緊密連接，將待測金屬複合板試樣壓住。所述的下模使用Crl2、W18Cr4V等模具鋼製造，熱處理後硬度不低於60HRC，下模也呈圓形，外徑與上模匹配，為4>50 100mm,厚度5 IOmm,下模中心開矩形孔ロ，孔ロ的長度和寬度與衝頭的寬度和厚度分別為20 60mm和10 40mm，按0 0. 04mm的正公差加工，以便衝頭能夠在孔口內自由活動，孔口內壁應相互垂直，垂直度公差不大於90° ±0.1° ,孔口內表面應與模的上下表面相互垂直,垂直度公差不大於90° ±0.1° ,孔ロ的內表面與下表面之間的圓角小於0. Imm,孔口內表面粗糙度不大於0. 4 ii m,此外，下模上插有2個4)4 8mm的定位銷，並開有2 4個4>6 IOmm的螺栓孔,此定位銷與上模上的定位銷孔緊密配合且同軸，螺栓孔與上模上的螺栓孔相同且同軸。所述的底座呈圓形，厚度為10 40mm，中心開矩形孔，孔的尺寸大於上下模中心孔的尺寸，底座上對應於上下模螺栓孔位置設有小12 小16mm的光孔，底座採用普通鋼製作。本發明突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在I.與已有的金屬複合板抗剪強度測試裝置相比，本裝置可以準確測試出任意覆層厚度的金屬複合板的抗剪強度，特別是能夠準確測試出GB/T6396-2008《複合鋼板力學及エ藝性能試驗方法》中利用壓剪和拉剪方式不能測試的複合板總厚度小於4 5mm的雙金屬複合板的抗剪強度值。
2.與已有的金屬複合板抗剪強度測試裝置相比，本方法和裝置所需試樣樣品形狀簡單、易於加工、測試精度高。


圖I是雙金屬複合板抗剪強度測試裝置主視圖。圖2是雙金屬複合板抗剪強度測試裝置俯視圖。圖3是雙金屬複合板抗剪強度測試用試樣。
具體實施例方式下面結合附圖用實施例對本發明作進ー步說明如圖I、圖2、圖3所示，雙金屬複合板抗剪強度測試裝置包括壓蓋I、衝頭2、衝模緊固螺栓3、模座緊固螺栓4、上模5、下模6、底座7、衝模定位銷8、模座定位銷9。壓蓋I上帯有螺栓孔和定位銷孔，壓蓋I置於衝頭2的下方，衝頭2上加工出螺栓 し，並裝有衝模定位銷8，壓蓋I與衝頭2之間通過衝模定位銷8對齊，壓蓋I與衝頭2之間夾放待測金屬複合板試樣10的覆層側11，壓蓋I與衝頭2之間使用衝模緊固螺栓3鎖緊，組合成衝模；將衝模插入下模6的孔口中，從衝頭2上部套入上模5,利用下模6上的定位銷9使上模5與下模6對齊,上模5和下模6重疊後夾住壓蓋I與衝頭2夾持的待測金屬複合板試樣的基體側12，然後使用模座緊固螺栓4鎖緊上模5和下模6，組合成模座；將衝模、模座放置在底座7上。本發明提供的雙金屬複合板抗剪強度測試裝置的部件尺寸及測試方法如下a.首先準備待測試樣，利用線切割機從總厚度為4. 8mm、覆層厚度為0.8mm、基層厚度為4. Omm的304/Q235不鏽鋼複合板上沿端面切取厚度為I. 0mm、長度為240mm、寬度為
4.8mm的待測試樣，將試樣粘貼在平板上，利用水砂紙將試樣表面的切割痕跡磨平，每面磨去0. 2mm，表面光潔度Ra < 3. 2吋，試樣剩餘厚度為0. 6mm、長度和寬度不變，使用4%的硝酸酒精溶液浸蝕試樣表面，露出複合界線；b.夾持試樣，取ニ塊厚度相同的試樣，對稱地將試樣夾放在壓蓋I與衝頭2之間，壓蓋I加工成36 X 16 X IOmm的長方體形，衝頭2加工成36 X 16 X 25mm的長方體形，壓蓋I與衝頭2中心位置加工出小8mm的螺栓孔，壓蓋I上螺栓孔的兩側加工出小6mm定位銷孔，衝頭2上螺栓孔的兩側安裝有Ctemm定位銷，壓蓋I與衝頭2均採用Crl2鋼加工，壓蓋I與衝頭2淬火硬度在60HRC以上，衝頭2下部5 IOmm處厚度小於上部厚度0. 5mm，夾持試樣時需夾持待測金屬複合板試樣10的304覆層側11，使複合界線與衝頭2的側表面處於同一平面內，壓蓋I與衝頭2之間通過衝模定位銷8對齊，使用衝模緊固螺栓3鎖緊，組合成衝模；c.組模，將衝模插入下模6的孔口中，從衝頭2上部套入上模5，利用下模6上的定位銷9使上模5與下模6對齊,上模5和下模6重疊後夾住待測金屬複合板試樣10的Q235基體側12，然後使用模座緊固螺栓4鎖緊上模5和下模6，組合成模座，其中，上模5和下模6均使用Crl2模具鋼製造，熱處理後硬度在60HRC以上，呈圓形，外徑小60mm,厚度10mm，在同一位置加工出4個小8mm的鎖緊螺栓孔，在中心開36. 05mmX 16. 05mm矩形孔ロ，孔口內壁垂直度公差為90° ±0.1°，孔口內表面應與模的上下表面垂直度公差為90° ±0.1°，孔ロ內表面粗糙度小於0. 4 i! m，另外，上模上面還開有2個Cj5 6mm的定位銷孔，下模上面相應位置插有2個6mm的定位銷9。d.剪切測試，將衝模、模座放置在底座7上，底座7採用普通鋼製作，呈圓形，外徑為小70mm,厚度為20mm,中心開40mmX 18mm矩形孔,底座上對應於上下模螺栓孔位置加工出4個小16_的光孔，衝模、模座及底座I組合後一起放置在萬能試驗機壓頭之間，在衝頭2上方施加壓カ，使衝模以5mm/min的速度向下移動，試樣10在衝頭2與下模6之間遭受剪切力的作用，直至被剪斷為止；
e.數據計算，讀取剪切過程中產生的最大值作為剪切力，除以試樣遭受剪切的面積，所得數據即為304/Q235不鏽鋼複合板的抗剪強度值。
權利要求
1.ー種雙金屬複合板抗剪強度測試裝置，其特徵在於該裝置包括壓蓋、衝頭、衝模緊固螺栓、模座緊固螺栓、上模、下模、底座、衝模定位銷、模座定位銷，衝頭為長方體形，衝頭端部邊緣為刃ロ，衝頭置於壓蓋的上方，衝頭上帯有螺栓孔和定位銷；壓蓋為長方體形，厚度比衝頭小0. I 0. 5mm，壓蓋帶有螺栓孔和定位銷孔；衝頭與壓蓋之間通過衝模定位銷對齊，衝頭與壓蓋之間使用緊固螺栓鎖緊，組合成衝模；上模與下模均呈圓柱形，上面加工出2 4個螺栓孔，心部加工出ー個矩形孔，孔的尺寸比衝頭大0. 04 0. 5mm，衝頭在孔中能自由滑動，下模上面帶有2個定位銷，上模上面相應位置加工出2個定位銷孔，上模位於下模頂部，上模與下模之間採用定位銷對齊，上模與下模之間使用緊固螺栓鎖緊，組合成模座；衝模插入模座的中心孔內，放置在底座上。
2.根據權利要求I所述的雙金屬複合板抗剪強度測試裝置，其特徵在於 所說的壓蓋寬度20 60mm、厚度10 40mm、高度5 IOmm,壓蓋中心開6 IOmm的螺栓孔，此螺栓孔與衝頭中心的螺栓孔相同且同軸，螺栓孔的兩旁開￠4 CtSmm的銷釘 孔，此銷釘孔分別與衝頭上的定位銷外徑相同且同軸，壓蓋的側面與上表面之間的垂直度公差不大於90° ±0.1°，壓蓋的側表面粗糙度不大於0.4 ym; 所說的衝頭寬度20 60mm、厚度10 40mm、高度30 80mm,衝頭中心開6 10mm的螺栓孔，螺栓孔的兩旁插有4>4 8mm的定位銷,衝頭下部5 IOmm處厚度小於上部厚度，二者之間厚度差在0.2 I. 5mm之間，衝頭的側面與上下面之間的垂直度公差不大於90° ±0.1°，衝頭的側面與下表面之間的圓角小於0. 1mm，衝頭的側表面粗糙度不大於0.4 u m ； 所說的上模外徑￠50 (MOOmm，厚度5 10mm，上模中心開矩形孔ロ，孔ロ的長度和寬度與衝頭的寬度和厚度分別為20 60mm和10 40mm，孔ロ內壁應相互垂直，垂直度公差不大於90° ±0.1° ,孔口內表面與模的上下表面相互垂直,垂直度公差不大於90° ±0.1°，孔口內表面粗糙度不大於0.4 iim，此外，上模上還開有2個￠4 (j58mm的定位銷孔和2 4個4>6 IOmm的螺栓孔； 所說的下模中心開矩形孔ロ，孔ロ的長度和寬度與衝頭的寬度和厚度分別為20 60mm和10 40mm，孔ロ內壁應相互垂直，垂直度公差不大於90° ±0.1°，孔口內表面應與模的上下表面相互垂直，垂直度公差不大於90° ±0.1° ,孔ロ的內表面與下表面之間的圓角小於0. Imm,孔ロ內表面粗糙度不大於0. 4 ii m,此外，下模上插有2個4>4 4>8mm的定位銷，並開有2 4個4>6 IOmm的螺栓孔,此定位銷與上模上的定位銷孔緊密配合且同軸，螺栓孔與上模上的螺栓孔相同且同軸； 所說的底座呈圓形，厚度為10 40mm，中心開矩形孔，孔的尺寸大於上下模中心孔的尺寸，底座上對應於上下模螺栓孔位置設有12 16mm的光孔。
全文摘要
本發明公開了一種雙金屬複合板抗剪強度測試裝置，該裝置包括壓蓋、衝頭、衝模緊固螺栓、模座緊固螺栓、上模、下模、底座、衝模定位銷、模座定位銷。衝頭為長方體形，衝頭端部邊緣為刃口，衝頭置於壓蓋的上方；壓蓋為長方體形，帶有螺栓孔和定位銷孔；衝頭與壓蓋之間通過衝模定位銷對齊，組合成衝模。上模與下模均呈圓柱形，上模位於下模頂部，上模與下模之間採用定位銷對齊，上模與下模之間使用緊固螺栓鎖緊，組合成模座。衝模插入模座的中心孔內，放置在底座上。本發明與已有的金屬複合板抗剪強度測試裝置相比，可以準確測試出任意覆層厚度的金屬複合板的抗剪強度，裝置所需試樣樣品形狀簡單、易於加工，測試精度高。
文檔編號G01N3/24GK102654440SQ20111004952
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月1日 優先權日2011年3月1日
發明者井玉安, 王忠軍, 董海雪, 賈品峰 申請人:遼寧科技大學