用于界面结合强度测试的设备及界面结合强度的测试方法与流程

本发明属于符合金属材料性能测试技术领域，特别是涉及用于界面结合强度测试的设备，以及利用该设备实现的界面结合强度的测试方法。

背景技术：

钎焊式热交换器所用的铝钢复合带材是由铝、钢双金属复合而成的复合带材，其成品厚度为1.3mm～1.6mm之间，包覆铝层厚度在0.075mm～0.1mm之间，由于包覆铝层厚度非常薄，采用常规的拉剪、撕裂、压剪等评价界面结合强度的方法，铝层会发生断裂，难以评价，故现有技术中对钎焊用铝钢复合带材的界面结合强度的评价只能采用弯曲试验，但该弯曲试验方法只能定性检测评价铝钢界面结合强度是否符合要求，对于需要定量判定结合强度的实验研究并不适用。

本发明的宗旨和原理是，由于铝钢复合带材最终的用途是在其上钎焊散热翅片，本发明在工业钎焊制度条件下，在铝钢复合带材铝侧钎焊一层4343/3003的铝合金复合板，厚度为1mm～4mm，4343厚度占总厚8％～15％，由于加厚了铝钢复合带材铝侧的厚度，从而保证使用传统的撕裂等方法来定量评价界面的结合强度。但传统的撕裂方式铝钢撕裂角在撕裂过程中不稳定，大小变化，导致检测结果波动幅度大，结果不可靠，且不同批次材料间很难进行对比。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种用于界面结合强度测试的设备，以解决传统的撕裂方式铝钢撕裂角在撕裂过程中不稳定，导致检测结果波动幅度大， 结果不可靠的技术问题。

本发明的第二目的是提供一种铝钢复合带材界面结合强度测试方法，以解决目前不能利用撕裂方式对铝钢复合带材的界面结合强度进行测试，以及传统的撕裂方式铝钢撕裂角在撕裂过程中不稳定，导致检测结果波动幅度大，结果不可靠的技术问题。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种用于界面结合强度测试的设备，所述设备对试样的界面结合强度进行测试，所述试样包括相互结合的第一形成层和第二形成层；所述设备包括：固定装置、滑动装置和试样夹持装置；

所述固定装置包括基座、第一轴承座、第二轴承座、第一转轴和第二转轴；所述第一轴承座固定在所述基座上，所述第一转轴安装在两个位置相对的第一轴承座之间；所述第二轴承座固定在所述基座上，所述第二转轴安装在两个位置相对的第二轴承座之间；所述第一转轴和所述第二转轴相互平行设置；

所述滑动装置包括导轨和滑轮；所述导轨与固定装置的基座固定连接；所述导轨限定所述滑轮沿导轨移动；

所述试样夹持装置包括底盘和压板，滑动装置的滑轮固定在所述底盘的下部；所述压板包括第一压板和第二压板，所述第一压板安装在底盘的一端，用于将试样的一端固定在所述底盘；所述第二压板安装在底盘的另一端，用于将试样的另一端的第一形成层或第二形成层固定在所述底盘；

所述第一转轴与底盘之间的距离略大于试样的厚度，所述第二转轴与底盘之间的距离大于第一转轴与底盘之间的距离。

本发明如上所述的用于界面结合强度测试的设备，进一步，所述试样夹持装置还包括刻度尺，所述刻度尺固定在所述底盘，用于测量铝钢层分离位置变化的距离。

本发明如上所述的用于界面结合强度测试的设备，进一步，所述第一压 板和第二压板分别通过螺栓固定在所述底盘。

本发明如上所述的用于界面结合强度测试的设备，进一步，所述试样包括加强层和铝钢复合带材，所述加强层与铝钢复合带材的铝层钎焊连接；所述加强层和铝钢复合带材的铝层为第一形成层，铝钢复合带材的钢层为第二形成层；或者所述加强层和铝钢复合带材的铝层为第二形成层，铝钢复合带材的钢层为第一形成层。

本发明如上所述的用于界面结合强度测试的设备，进一步，所述加强层为铝合金复合板。优选地，所述铝合金复合板为4343铝合金与3003铝合金的复合板。

为了实现上述第二目的，本发明提供一种铝钢复合带材界面结合强度测试方法，所述方法利用如上任一项所述的用于界面结合强度测试的设备进行，包括以下步骤：

步骤1，试样制备；在铝钢复合带材的铝层一侧钎焊加强层形成待测试样，试样宽度为d；所述加强层和铝钢复合带材的铝层为第一形成层，铝钢复合带材的钢层为第二形成层；优选地，所述加强层为4343铝合金与3003铝合金的复合板；

步骤2，固定试样；通过预制使试样一端的第一形成层与第二形成层分离，将试样第一形成层与第二形成层开始分离位置设置在第一转轴下方，试样形成层未分离的一端通过第一压板固定在底盘；试样形成层分离的一端的第一形成层绕过第二转轴，试样形成层分离的一端的第二形成层通过第二压板固定在底盘；使用万能力学机对试样形成层分离的一端的第一形成层施加恒定力，速度为v；

步骤3，结果计算，当试验稳定后，第一形成层与第二形成层的夹角为β，则铝钢界面结合强度按下式计算，F结合＝F·sinβ/d。

本发明的有益效果是：

利用本发明截面结合强度测试设备对试样进行测试时，开始检测时铝钢撕裂角α随着试样的移动逐渐变为稳定撕裂时的β角，稳定撕裂状态是铝钢界面开始分离，且β角在稳定撕裂过程中稳定变化范围≤5％的状态，使得检测结果稳定可靠、不同批次材料的结合强度结果可比性强。

由于在铝钢复合带材的铝层一侧钎焊加强层，克服了钎焊式热交换器用铝钢复合带材包覆铝层厚度非常薄，采用常规的拉剪、撕裂、压剪等评价界面结合强度的方法，铝层会发生断裂，难以评价的问题。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为本发明一种实施例的用于界面结合强度测试的设备在撕裂开始时的示意图；

图2为本发明一种实施例的用于界面结合强度测试的设备在撕裂稳定时的示意图；

图3为本发明一种实施例的用于界面结合强度测试的设备的俯视图；

图4为本发明一种实施例的试样结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、基座；

2、导轨；

3、滑轮；

4、轴承座；

5、转轴；

6、螺栓；

7、底盘；

8、第二形成层；

9、第一形成层；91、3003铝合金；92、4343铝合金；93、铝层；

10、压板；

11、刻度尺。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的用于界面结合强度测试的设备及界面结合强度的测试方法的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1示出本发明一种实施例的用于界面结合强度测试的设备，所述设备用于对试样的界面结合强度进行测试，所述试样包括相互结合的第一形成层9和第二形成层8；所述设备包括：固定装置、滑动装置和试样夹持装置；

所述固定装置包括基座1、轴承座4(包括第一轴承座、第二轴承座)、转轴5(包括第一转轴和第二转轴)；所述第一轴承座固定在所述基座上，所述第一转轴安装在两个位置相对的第一轴承座之间；所述第二轴承座固定在所述基座上，所述第二转轴安装在两个位置相对的第二轴承座之间；所述 第一转轴和所述第二转轴相互平行设置；如图1所示，第一轴承座的数量为两个，第二轴承座的数量为两个，并且，第一轴承座之间的连线与第二轴承座之间的连线距离为L。

所述滑动装置包括导轨2和滑轮3；所述导轨2与固定装置的基座1固定连接；所述导轨2限定所述滑轮3沿导轨移动；如图1所示，滑轮的数量为四个，等间距固定在底盘下方。在一种实施过程中，滑轮的支撑架上具有限位孔，限位孔穿过导轨，同时滑轮与基座接触，可在基座上滑动行走。

如图3所示，所述试样夹持装置包括底盘7和压板10，滑动装置的滑轮3固定在所述底盘7的下部；所述压板10包括第一压板和第二压板，所述第一压板安装在底盘的一端，用于将试样的一端固定在所述底盘；所述第二压板安装在底盘的另一端，用于将试样的另一端的第一形成层9或第二形成层8固定在所述底盘；

所述第一转轴5与底盘7之间的距离略大于试样的厚度，所述第二转轴5与底盘7之间的距离大于第一转轴与底盘之间的距离。图1中可以看出，第一转轴和第二转轴之间的高度差为h。

在本发明上述实施例的用于界面结合强度测试的设备中，所述试样夹持装置还包括刻度尺11，所述刻度尺11固定在所述底盘7，用于测量铝钢层分离位置变化的距离。。刻度尺与第一转轴和第二转轴在底盘的投影相互垂直设置。

在本发明上述实施例的用于界面结合强度测试的设备中，所述第一压板10和第二压板10分别通过螺栓6固定在所述底盘7。

在本发明上述实施例的用于界面结合强度测试的设备中，所述试样包括加强层和铝钢复合带材，所述加强层与铝钢复合带材的铝层钎焊连接；如图4所示，所述加强层和铝钢复合带材的铝层为第一形成层9，铝钢复合带材的钢层93为第二形成层8；或者所述加强层和铝钢复合带材的铝层为第二形 成层8，铝钢复合带材的钢层为第一形成层9。

当需要对包括铝钢复合带材的试样进行测试时，为了实现加强层与铝钢复合带材中铝层的钎焊连接强度，所述加强层为铝合金复合板。优选地，所述铝合金复合板为4343铝合金92与3003铝合金91的复合板。

利用本发明上述实施例设备进行铝钢复合带材界面结合强度测试方法，包括以下步骤：

步骤1，试样制备；在铝钢复合带材的铝层一侧钎焊加强层形成待测试样，试样宽度为d；所述加强层和铝钢复合带材的铝层为第一形成层，铝钢复合带材的钢层为第二形成层；优选地，所述加强层为4343铝合金与3003铝合金的复合板；

步骤2，固定试样；通过预制使试样一端的第一形成层与第二形成层分离，将试样第一形成层与第二形成层开始分离位置设置在第一转轴下方，试样形成层未分离的一端通过第一压板固定在底盘；试样形成层分离的一端的第一形成层绕过第二转轴，试样形成层分离的一端的第二形成层通过第二压板固定在底盘；试验开始时，第一形成层与第二形成层的夹角为α(如图1中示出)，使用万能力学机对试样形成层分离的一端的第一形成层施加恒定力，速度为v；

步骤3，结果计算，当试验稳定后，第一形成层与第二形成层的夹角为β，则铝钢界面结合强度按下式计算，F结合＝F·sinβ/d。

利用本发明截面结合强度测试设备对试样进行测试时，开始检测时铝钢撕裂角α随着试样的移动逐渐变为稳定撕裂时的β角(如图2中示出)，稳定撕裂状态是铝钢界面开始分离，且β角在稳定撕裂过程中稳定变化范围≤5％的状态，使得检测结果稳定可靠、不同批次材料的结合强度结果可比性强。

由于在铝钢复合带材的铝层一侧钎焊加强层，克服了钎焊式热交换器用铝钢复合带材包覆铝层厚度非常薄，采用常规的拉剪、撕裂、压剪等评价界 面结合强度的方法，铝层会发生断裂，难以评价的问题。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。