钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置，属于钛合金搭接接头力学性能测试领域。解决了目前没有对钛合金激光填丝焊搭接接头进行抗剪强度测试的问题。调整定位板数量为两个，两个调整定位板分别设置在搭接接头的两侧，钳口数量为两个，两个钳口分别设置在搭接接头和调整定位板的两端，将搭接接头与调整定位板夹紧，钳口设置在钳口座内，钳口与夹紧气缸相连，通过夹紧气缸将钳口夹紧，夹紧气缸穿过钳口座后与线柱相连，两个调整定位板的外侧均设置有左右定位板，调整定位板的上下两侧均设置有上下定位板。它主要用于钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试。钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试。钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试。

Shear strength testing device for lap joint of titanium alloy laser filler wire welding

【技术实现步骤摘要】
钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置


[0001]本技术属于钛合金搭接接头力学性能测试领域，特别是涉及钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置。

技术介绍

[0002]钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀及抗疲劳性能优良等优点，广泛应用于海军装备和船舶工业领域。例如“蛟龙号”与“奋斗者号”深海载人潜器的耐压壳体均由钛合金制造。由于钛合金加工制造和成形较为困难，焊接则成为一种必要的加工手段，激光填丝焊具有热输入低、热影响区狭窄、焊接效率高、焊接接头的残余应力和变形小等诸多优点，已逐步在钛合金领域开始应用。而钛合金在经过焊接加工后，焊缝组织则多数由粗大柱状组织、针状组织、网篮组织或魏氏组织等组成，除非通过填充焊丝的有益成分补充或热处理等手段，否则很难在焊缝中获得等轴组织或双态组织。
[0003]虽然钛合金激光填丝焊接过程由于焊丝的添加，可以对烧损元素进行补充，对焊缝组织进行细化，但是其焊接过程中的热循环仍然会使焊缝组织变得极为复杂和性能产生不均匀的梯度分布，因此，对于钛合金激光填丝焊接头进行性能测试，以保证钛合金构件的安全服役具有重要的意义。
[0004]随着钛合金激光填丝焊接构件应用的逐步拓展，其焊接结构形式也呈多样化发展，除了常规的钛合金板对接外，搭接的形式也越来越普遍。对接焊接接头的检验标准及检测方法体系较为完善与成熟，而与之相比搭接接头的检验方法及手段却相形见绌，这在一定程度上限制了该接头形式的推广应用。而有效、精确、定量的搭接接头剪切强度评价方法是检验搭接接头可靠性的重要手段，因此目前迫切需要开发出一种对钛合金激光填丝焊搭接接头剪切强度检测的方法，该方法应实现对搭接接头抗剪切强度的定量评价，为规范钛合金激光填丝焊搭接接头的质量提供新思路。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术旨在提出钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置,以解决目前没有对钛合金激光填丝焊搭接接头进行抗剪强度测试的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置，它包括钳口座、夹紧气缸、钳口、调整定位板、左右定位板、上下定位板和线柱，所述调整定位板数量为两个，两个调整定位板分别设置在搭接接头的两侧，所述钳口数量为两个，两个钳口分别设置在搭接接头和调整定位板的两端，将搭接接头与调整定位板夹紧，所述钳口设置在钳口座内，所述钳口与夹紧气缸相连，通过夹紧气缸将钳口夹紧，所述夹紧气缸穿过钳口座后与线柱相连，所述两个调整定位板的外侧均设置有左右定位板，所述调整定位板的上下两侧均设置有上下定位板。
[0007]更进一步的，所述左右定位板上设置有定位螺栓。
[0008]更进一步的，所述夹紧气缸上设置有固定块，所述夹紧气缸通过固定块与钳口相
连。
[0009]更进一步的，所述线柱与万能试验机相连。
[0010]更进一步的，所述钳口座和钳口均为开口状结构。
[0011]本技术还提供了一种钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置的测试方法，它包括以下步骤：
[0012]步骤1：对同型号、同厚度的钛合金板进行激光填丝焊接，两道搭接焊缝通过双光束、双送丝系统同时激光填丝焊获得，舍弃焊接件的出光位置部分和停光位置部分后，加工得到规定焊缝长度l和搭接长度e的搭接接头；
[0013]步骤2：对搭接接头进行测量，得到焊缝宽度b和焊缝高度a；
[0014]步骤3：对搭接接头进行抗剪强度试验，将搭接接头安装在测试装置中，通过调整定位板将搭接接头压紧，使得调整定位板和搭接接头整体受力处于中心轴线，通过钳口将调整定位板和搭接接头夹住，通过钳口座和夹紧气缸将调整定位板和搭接接头夹紧，通过左右定位板和定位螺栓对调整定位板和搭接接头进行左右方向的夹紧定位，通过上下定位板对调整定位板和搭接接头进行上下方向的夹紧定位，完成搭接接头的装夹；
[0015]步骤4：使用万能试验机对搭接接头进行剪切强度测试；
[0016]步骤5：对搭接接头进行拉伸，记录试验力
‑
横梁位移曲线，该曲线上的最大试验力即该试样的剪切力；
[0017]步骤6：根据万能试验机测得的剪切力F除以搭接接头的焊缝区域的面积，即为该搭接接头的抗剪强度。
[0018]更进一步的，所述测试方法加工多个相同尺寸的搭接接头，对多个搭接接头进行试验得到多个搭接接头的多个抗剪强度，对多个抗剪强度数值进行平均值计算，结果保留两位小数。
[0019]更进一步的，所述步骤1中钛合金板的厚度T为5mm，焊缝长度l为20mm，搭接长度e为5mm。
[0020]更进一步的，所述步骤1中焊接环境条件为20℃
±
5℃，相对湿度在20％～ 50％之间。
[0021]更进一步的，所述抗剪强度试验在焊后48小时以内进行。
[0022]更进一步的，所述步骤2中使用游标卡尺对搭接接头进行测量，焊缝宽度b 为3
‑
5mm，焊缝高度a为3
‑
5mm。
[0023]更进一步的，所述步骤6中搭接接头的抗剪强度通过以下公式计算得出：
[0024][0025]式中：τ为抗剪强度，MPa；F1为水平向左剪切力，kN；F2为水平向右剪切力，kN；S1为左侧搭接焊缝有效截面面积，mm2；S2为右侧搭接焊缝有效截面面积，mm2。
[0026]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术提供了一种用于检测钛合金激光填丝焊搭接接头剪切强度的测试装置及测试方法，可定量评价搭接接头抗剪切能力。本技术提供的测试装置为钛合金搭接接头焊接起到精准测量剪切强度的作用，测试精度高。可以使搭接接头的受力处于中心轴线，从而保证试验测得的剪切结果的准确性。测试装置利用多重夹紧和对中装置对搭接接头进行固定定位，这样可以有效保证搭接接头
的剪切测试精度、装夹牢固，不会在剪切测试的过程中发生位移或偏移而造成测试结果不准确。本技术制备了可准确用于测量搭接接头的焊接质量的试样形式，提供的试验步骤与试验结果可定量评价接头的抗剪切能力。该方法易于实现，操作简便，结果客观准确、试验稳定性、重复性高。
附图说明
[0027]构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0028]图1为本技术所述的一种钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置内部立体结构示意图；
[0029]图2为本技术所述的一种钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置立体结构示意图；
[0030]图3为本技术所述的搭接接头取样位置示意图；
[0031]图4为本技术所述的用于抗剪强度测试的搭接接头主视结构示意图；
[0032]图5为本技术所述的用于抗剪强度测试的搭接接头侧视结构示意图；
[0033]图6为本技术所述的搭接接头焊接结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金激光填丝焊搭接接头抗剪强度测试装置，其特征在于：它包括钳口座(1)、夹紧气缸(2)、钳口(3)、调整定位板(4)、左右定位板(5)、上下定位板(6)和线柱(10)，所述调整定位板(4)数量为两个，两个调整定位板(4)分别设置在搭接接头(8)的两侧，所述钳口(3)数量为两个，两个钳口(3)分别设置在搭接接头(8)和调整定位板(4)的两端，将搭接接头(8)与调整定位板(4)夹紧，所述钳口(3)设置在钳口座(1)内，所述钳口(3)与夹紧气缸(2)相连，通过夹紧气缸(2)将钳口(3)夹紧，所述夹紧气缸(2)穿过钳口座(1)后与线柱(10)相连，所述两个调整定位板(4)的外侧均设置有左右定位板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孔丰，武鹏博，黄瑞生，何志军，徐锴，方乃文，张天理，王善林，邹吉鹏，李武凯，曹浩，陈玉华，杨悦，刘西洋，谢吉林，闫德俊，宋北，邵丹丹，周珍珍，
申请(专利权)人：哈尔滨焊接研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：