专利名称：一种双金属复合板抗剪强度测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属复合材料力学性能测试装置，特别是ー种双金属复合板抗剪强度测试装置。
背景技术：
双金属复合板是将两种金属材料利用其各自的性能优势进行分层组合而形成的ー类金属材料。双金属复合板可以克服两种金属各自的缺点，发挥两种金属的优点，使部件具有特殊的性能以适应各种恶劣エ况，达到延长部件使用寿命，创造良好综合经济效益的目的。 衡量双金属复合板复合质量好坏的指标很多，常见的指标有抗剪強度、粘结强度、结合度、剥离强度等，这些指标都能有效地反映双金属复合板的界面结合质量。其中，抗剪強度指标由于最能说明金属复合板的界面结合强度高低，同时也便于测量，因此，使用频次最高。GB/T6396-2008《复合钢板力学及エ艺性能试验方法》中规定了复合钢板抗剪强度的测试方法和测试装置，对复合钢板厚度大于IOmm时可以采用压剪的方式进行测试，对复合钢板厚度小于IOmm时可以采用拉剪的方式进行测试。同样，ASTM 264《StandardSpecification for Stainless Chromium-Nickel Steel-Clad Plate》以及YS/T 485-2005《烧结双金属材料剪切強度的测试方法》中规定的抗剪强度测试方法和测试装置，与GB/T6396-2008的测试方法和测试装置相同。然而，这两种抗剪強度测试方法和测试装置都存在一定的局限性，压剪的测试方式一般只适合基材相对比较厚(标准中规定大于IOmm)的情况，如果基材比较薄时，在压力作用下，基材就会发生弯曲变形，影响测试精度，甚至完全不能测出抗剪强度值，因此，当复合板厚度比较薄(标准中规定小于IOmm)时需采用拉剪的方式进行测试，但拉剪的测试方式也只适合覆层相对比较厚的情况，当覆层厚度较薄时，很容易在覆层最薄弱的位置发生弯曲和断裂，影响测试精度，甚至使测试失败。因此，对覆层厚度较薄的双金属复合板有必要研制出一种能够准确测试其抗剪强度的装置，以准确评价这种复合板的复合质量。
发明内容
本发明提供了ー种双金属复合板抗剪强度测试装置，采用该装置，不但能够准确测试出厚度大于IOmm的复合板的抗剪强度值，而且也能够准确测试出厚度小于IOmm的复合板的抗剪强度值，特别是能够准确测试出覆层厚度相对较薄的双金属复合板的抗剪强度值。本发明提供的双金属复合板抗剪强度测试装置，其特征在于该装置包括压盖、冲头、冲模紧固螺栓、模座紧固螺栓、上模、下模、底座、冲模定位销、模座定位销。冲头为长方体形，冲头端部边缘为刃ロ，冲头置于压盖的上方，冲头上帯有螺栓孔和定位销；压盖为长方体形，厚度比冲头小0. I 0. 5_，带有螺栓孔和定位销孔；冲头与压盖之间通过冲模定位销对齐，冲头与压盖之间使用紧固螺栓锁紧，组合成冲模；上模与下模均呈圆柱形，上面加工出2 4个螺栓孔，心部加工出ー个矩形孔，孔的尺寸比冲头大0. 04 0. 5mm，冲头在孔中能自由滑动，下模上面带有2个定位销，上模上面相应位置加工出2个定位销孔，上模位于下模顶部，上模与下模之间采用定位销对齐，上模与下模之间使用紧固螺栓锁紧，组合成模座；冲模插入模座的中心孔内，放置在底座上。所述的压盖使用Crl2、W18Cr4V模具钢制造，热处理后硬度不低于40HRC，压盖宽度20 60_、厚度10 40_、高度5 IOmm,压盖中心开4>6 IOmm的螺栓孔,此螺栓孔应保证与冲头中心的螺栓孔相同且同轴，螺栓孔的两旁开￠4 CtSmm的销钉孔，此销钉孔与冲头上的定位销外径相同且同轴，压盖的侧面与上表面之间的垂直度公差不大于90° ±0.1°，压盖的侧表面粗糙度不大于0.4 iim。所述的冲头使用Crl2、W18Cr4V等模具钢制造，热处理后硬度不低于60HRC，冲头宽度20 60mm、厚度10 40mm、高度30 80mm,冲头中心开4>6 IOmm的螺栓孔，螺
栓孔的两旁插有￠4 小8mm的定位销，螺栓孔用于和压盖紧密连接，将金属复合板试样压住，定位销用于和压盖之间准确定位，冲头下部5 IOmm处厚度小于上部厚度，二者之间厚度差在0. 2 I. 5_之间，是冲头与下模内壁之间的间隙，冲头的侧面与上下面之间的垂直度公差不大于90° ±0.1°，冲头的侧面与下表面之间的圆角小于0. 1mm，冲头的侧表面粗糙度不大于0. 4 ii m。所述的上模使用Crl2、W18Cr4V等模具钢制造，热处理后硬度不低于40HRC，上模呈圆形，外径4>50 100mm,厚度5 IOmm,上模中心开矩形孔ロ，孔ロ的长度和宽度与冲头的宽度和厚度匹配，分别为20 60mm和10 40mm，冲头能够在孔口内自由活动，孔ロ内壁应相互垂直，垂直度公差不大于90° ±0.1° ,孔口内表面与模的上下表面相互垂直，垂直度公差不大于90° ±0.1°，孔口内表面粗糙度不大于0.4 iim，此外，上模上还开有2个小4 8mm的定位销孔和2 4个4>6 IOmm的螺栓孔,定位销孔用于和下模准确定位，螺栓孔用于和下模紧密连接，将待测金属复合板试样压住。所述的下模使用Crl2、W18Cr4V等模具钢制造，热处理后硬度不低于60HRC，下模也呈圆形，外径与上模匹配，为4>50 100mm,厚度5 IOmm,下模中心开矩形孔ロ，孔ロ的长度和宽度与冲头的宽度和厚度分别为20 60mm和10 40mm，按0 0. 04mm的正公差加工，以便冲头能够在孔口内自由活动，孔口内壁应相互垂直，垂直度公差不大于90° ±0.1° ,孔口内表面应与模的上下表面相互垂直,垂直度公差不大于90° ±0.1° ,孔ロ的内表面与下表面之间的圆角小于0. Imm,孔口内表面粗糙度不大于0. 4 ii m,此外，下模上插有2个4)4 8mm的定位销，并开有2 4个4>6 IOmm的螺栓孔,此定位销与上模上的定位销孔紧密配合且同轴，螺栓孔与上模上的螺栓孔相同且同轴。所述的底座呈圆形，厚度为10 40mm，中心开矩形孔，孔的尺寸大于上下模中心孔的尺寸，底座上对应于上下模螺栓孔位置设有小12 小16mm的光孔，底座采用普通钢制作。本发明突出的实质性特点和显著的进步主要体现在I.与已有的金属复合板抗剪强度测试装置相比，本装置可以准确测试出任意覆层厚度的金属复合板的抗剪强度，特别是能够准确测试出GB/T6396-2008《复合钢板力学及エ艺性能试验方法》中利用压剪和拉剪方式不能测试的复合板总厚度小于4 5mm的双金属复合板的抗剪强度值。
2.与已有的金属复合板抗剪强度测试装置相比，本方法和装置所需试样样品形状简单、易于加工、测试精度高。
图I是双金属复合板抗剪强度测试装置主视图。图2是双金属复合板抗剪强度测试装置俯视图。图3是双金属复合板抗剪强度测试用试样。
具体实施例方式下面结合附图用实施例对本发明作进ー步说明如图I、图2、图3所示，双金属复合板抗剪强度测试装置包括压盖I、冲头2、冲模紧固螺栓3、模座紧固螺栓4、上模5、下模6、底座7、冲模定位销8、模座定位销9。压盖I上帯有螺栓孔和定位销孔，压盖I置于冲头2的下方，冲头2上加工出螺栓 し，并装有冲模定位销8，压盖I与冲头2之间通过冲模定位销8对齐，压盖I与冲头2之间夹放待测金属复合板试样10的覆层侧11，压盖I与冲头2之间使用冲模紧固螺栓3锁紧，组合成冲模；将冲模插入下模6的孔口中，从冲头2上部套入上模5,利用下模6上的定位销9使上模5与下模6对齐,上模5和下模6重叠后夹住压盖I与冲头2夹持的待测金属复合板试样的基体侧12，然后使用模座紧固螺栓4锁紧上模5和下模6，组合成模座；将冲模、模座放置在底座7上。本发明提供的双金属复合板抗剪强度测试装置的部件尺寸及测试方法如下a.首先准备待测试样，利用线切割机从总厚度为4. 8mm、覆层厚度为0.8mm、基层厚度为4. Omm的304/Q235不锈钢复合板上沿端面切取厚度为I. 0mm、长度为240mm、宽度为
4.8mm的待测试样，将试样粘贴在平板上，利用水砂纸将试样表面的切割痕迹磨平，每面磨去0. 2mm，表面光洁度Ra < 3. 2吋，试样剩余厚度为0. 6mm、长度和宽度不变，使用4%的硝酸酒精溶液浸蚀试样表面，露出复合界线；b.夹持试样，取ニ块厚度相同的试样，对称地将试样夹放在压盖I与冲头2之间，压盖I加工成36 X 16 X IOmm的长方体形，冲头2加工成36 X 16 X 25mm的长方体形，压盖I与冲头2中心位置加工出小8mm的螺栓孔，压盖I上螺栓孔的两侧加工出小6mm定位销孔，冲头2上螺栓孔的两侧安装有Ctemm定位销，压盖I与冲头2均采用Crl2钢加工，压盖I与冲头2淬火硬度在60HRC以上，冲头2下部5 IOmm处厚度小于上部厚度0. 5mm，夹持试样时需夹持待测金属复合板试样10的304覆层侧11，使复合界线与冲头2的侧表面处于同一平面内，压盖I与冲头2之间通过冲模定位销8对齐，使用冲模紧固螺栓3锁紧，组合成冲模；c.组模，将冲模插入下模6的孔口中，从冲头2上部套入上模5，利用下模6上的定位销9使上模5与下模6对齐,上模5和下模6重叠后夹住待测金属复合板试样10的Q235基体侧12，然后使用模座紧固螺栓4锁紧上模5和下模6，组合成模座，其中，上模5和下模6均使用Crl2模具钢制造，热处理后硬度在60HRC以上，呈圆形，外径小60mm,厚度10mm，在同一位置加工出4个小8mm的锁紧螺栓孔，在中心开36. 05mmX 16. 05mm矩形孔ロ，孔口内壁垂直度公差为90° ±0.1°，孔口内表面应与模的上下表面垂直度公差为90° ±0.1°，孔ロ内表面粗糙度小于0. 4 i! m，另外，上模上面还开有2个Cj5 6mm的定位销孔，下模上面相应位置插有2个6mm的定位销9。d.剪切测试，将冲模、模座放置在底座7上，底座7采用普通钢制作，呈圆形，外径为小70mm,厚度为20mm,中心开40mmX 18mm矩形孔,底座上对应于上下模螺栓孔位置加工出4个小16_的光孔，冲模、模座及底座I组合后一起放置在万能试验机压头之间，在冲头2上方施加压カ，使冲模以5mm/min的速度向下移动，试样10在冲头2与下模6之间遭受剪切力的作用，直至被剪断为止；
e.数据计算，读取剪切过程中产生的最大值作为剪切力，除以试样遭受剪切的面积，所得数据即为304/Q235不锈钢复合板的抗剪强度值。
权利要求
1.ー种双金属复合板抗剪强度测试装置，其特征在于该装置包括压盖、冲头、冲模紧固螺栓、模座紧固螺栓、上模、下模、底座、冲模定位销、模座定位销，冲头为长方体形，冲头端部边缘为刃ロ，冲头置于压盖的上方，冲头上帯有螺栓孔和定位销；压盖为长方体形，厚度比冲头小0. I 0. 5mm，压盖带有螺栓孔和定位销孔；冲头与压盖之间通过冲模定位销对齐，冲头与压盖之间使用紧固螺栓锁紧，组合成冲模；上模与下模均呈圆柱形，上面加工出2 4个螺栓孔，心部加工出ー个矩形孔，孔的尺寸比冲头大0. 04 0. 5mm，冲头在孔中能自由滑动，下模上面带有2个定位销，上模上面相应位置加工出2个定位销孔，上模位于下模顶部，上模与下模之间采用定位销对齐，上模与下模之间使用紧固螺栓锁紧，组合成模座；冲模插入模座的中心孔内，放置在底座上。
2.根据权利要求I所述的双金属复合板抗剪强度测试装置，其特征在于 所说的压盖宽度20 60mm、厚度10 40mm、高度5 IOmm,压盖中心开6 IOmm的螺栓孔，此螺栓孔与冲头中心的螺栓孔相同且同轴，螺栓孔的两旁开￠4 CtSmm的销钉 孔，此销钉孔分别与冲头上的定位销外径相同且同轴，压盖的侧面与上表面之间的垂直度公差不大于90° ±0.1°，压盖的侧表面粗糙度不大于0.4 ym; 所说的冲头宽度20 60mm、厚度10 40mm、高度30 80mm,冲头中心开6 10mm的螺栓孔，螺栓孔的两旁插有4>4 8mm的定位销,冲头下部5 IOmm处厚度小于上部厚度，二者之间厚度差在0.2 I. 5mm之间，冲头的侧面与上下面之间的垂直度公差不大于90° ±0.1°，冲头的侧面与下表面之间的圆角小于0. 1mm，冲头的侧表面粗糙度不大于0.4 u m ； 所说的上模外径￠50 (MOOmm，厚度5 10mm，上模中心开矩形孔ロ，孔ロ的长度和宽度与冲头的宽度和厚度分别为20 60mm和10 40mm，孔ロ内壁应相互垂直，垂直度公差不大于90° ±0.1° ,孔口内表面与模的上下表面相互垂直,垂直度公差不大于90° ±0.1°，孔口内表面粗糙度不大于0.4 iim，此外，上模上还开有2个￠4 (j58mm的定位销孔和2 4个4>6 IOmm的螺栓孔； 所说的下模中心开矩形孔ロ，孔ロ的长度和宽度与冲头的宽度和厚度分别为20 60mm和10 40mm，孔ロ内壁应相互垂直，垂直度公差不大于90° ±0.1°，孔口内表面应与模的上下表面相互垂直，垂直度公差不大于90° ±0.1° ,孔ロ的内表面与下表面之间的圆角小于0. Imm,孔ロ内表面粗糙度不大于0. 4 ii m,此外，下模上插有2个4>4 4>8mm的定位销，并开有2 4个4>6 IOmm的螺栓孔,此定位销与上模上的定位销孔紧密配合且同轴，螺栓孔与上模上的螺栓孔相同且同轴； 所说的底座呈圆形，厚度为10 40mm，中心开矩形孔，孔的尺寸大于上下模中心孔的尺寸，底座上对应于上下模螺栓孔位置设有12 16mm的光孔。
全文摘要
本发明公开了一种双金属复合板抗剪强度测试装置，该装置包括压盖、冲头、冲模紧固螺栓、模座紧固螺栓、上模、下模、底座、冲模定位销、模座定位销。冲头为长方体形，冲头端部边缘为刃口，冲头置于压盖的上方；压盖为长方体形，带有螺栓孔和定位销孔；冲头与压盖之间通过冲模定位销对齐，组合成冲模。上模与下模均呈圆柱形，上模位于下模顶部，上模与下模之间采用定位销对齐，上模与下模之间使用紧固螺栓锁紧，组合成模座。冲模插入模座的中心孔内，放置在底座上。本发明与已有的金属复合板抗剪强度测试装置相比，可以准确测试出任意覆层厚度的金属复合板的抗剪强度，装置所需试样样品形状简单、易于加工，测试精度高。
文档编号G01N3/24GK102654440SQ20111004952
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者井玉安, 王忠军, 董海雪, 贾品峰 申请人:辽宁科技大学