一种用于焊钉弯曲试验的工装的制作方法

本发明涉及螺柱性能检测技术领域，具体涉及一种用于焊钉弯曲试验的工装。

背景技术：

焊钉属于一种高强度刚度连接的紧固件，规格为公称直径φ10～φ25mm，焊接前总长度40～300mm。在核电站建造过程中，焊钉的用途十分广泛。为保证整个核电工程的安全性，需要使用质量可靠的焊钉，因此焊钉需要进行必要的检测，其中最主要的指标便是其机械性能，主要包括拉力试验和弯曲试验。

针对弯曲试验，目前gb/t10433-2002《电弧螺柱焊用圆柱头焊钉》附录a中规定：对d≤22mm的焊钉，可进行焊接端的弯曲试验。试验可用手锤打击(或使用套管压)焊钉试件头部，使其弯曲30°，不应发生肉眼可见裂纹为合格；根据awsd1.1/d1.1m:2010(7.6.6.1)《焊接接头弯曲试验方法》将螺柱从其原轴线起弯曲90°，断裂发生在钢板或型材上，或者断在螺柱柱体上而不在焊缝上为合格：根据haf603-2019，用相应规格套管使螺柱弯曲不小于15°，然后恢复原位，每个螺柱的焊缝和热影响区无开裂试验后，在试件焊缝和热影响区不应产生肉眼可见的裂缝为合格。使用套管进行试验时，套管下端距焊肉上端的距离不得小于1d。(注：d为焊钉直径。)

目前，试验时大多采用万能试验机或者其他固定装置对试件进行固定，需要时间较长而且试件容易松动，导致检测效率不高，甚至存在一定的危险性，现有技术中也提供了一种在具有斜度的面上安装试验工装，而工装底座与焊钉焊接，再通过万能试验机进行试压，由于工装需要与焊钉焊接，使用次数受到限制，被焊接过后的底座的材料内部也会受到影响，导致下一个焊钉焊接时的焊接处强度与正常焊接有出入，而且在需要检测多个焊钉时，则需要多个工装，增加了工装的制作成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：减少工装的制作成本，简化焊钉弯曲试验过程，本发明提供了解决上述问题的一种用于焊钉弯曲试验的工装。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于螺柱焊钉弯曲试验的工装，包括顶板和楔形垫块；所述顶板中部开有通孔，通孔与待测试样中螺柱焊钉与被焊接件之间的焊疤适配，通孔用于套接待测试样中的螺柱焊钉；所述楔形垫块数量为偶数个，所有楔形垫块沿顶板板面的法向方向相互接触排布，所有楔形垫块上与楔形面相对的平面与顶板板面平行，沿楔形垫块的排布方向，每两个楔形垫块的楔形面重合；工作状态下，将顶板端面与测试平台通过连接件连接，连接后的顶板与测试平台之间有间隙且顶板板面与测试平台平行，使待测试样中的螺柱焊钉自由端由测试平台朝向顶板的方向穿过顶板通孔并使焊疤位于通孔内，待测试样中的被焊接件被顶板阻挡在顶板板面的一侧，将楔形垫块放置在被焊接件与测试平台之间，调整楔形垫块，使楔形面的重合总面积增大，直到待测试样中的被焊接件被楔形垫块和顶板夹紧，然后再利用手锤或套管按试验规范进行弯曲试验。

按照钢结构施工质量验收规范，对于焊钉的使用，必须在使用前进行焊钉弯曲试验，而在大多的施工环境中，目前也还没有专用的焊钉夹具，通常都选择在万能试验机上进行试验，然而，对于焊钉使用量较小的工程环境，若因为临时的焊钉弯曲试验而设置万能试验机无疑是得不偿失，实际工程中也有通过将焊钉焊接在底座上，然后再对其进行弯曲试验，但这种方法很显然浪费工装材料。

本发明结构简单，所述的顶板可以在现场取用钢板即可，再将钢板中部进行开孔，而楔形垫块既可使用标准件，也可在现场选取两个钢制长方体加工斜面即可，顶板与楔形垫块都可在现场选用废弃材料，而加工步骤也比较简单，用时短，在一些螺柱焊钉用量少或使用频率极低的工况中，使用本发明进行螺柱焊钉弯曲试验极大的节省成本，节约大量时间：一般现场很少专门设置有万能试验机，使用本发明避免了定点试验，节约运输成本及运输时间；楔形垫块在调节时，通过楔形面的重合面积来决定楔形垫块的高度，楔形垫块高度的调节为无级调节，避免了被焊接件被夹持得不够紧密的情况。

优选的，包括顶板支撑件；所述顶板支撑件一端与顶板上位于通孔一侧的端面连接，顶板支撑件上与顶板相对的一端用于与测试平台连接；顶板支撑件的设置方便顶板与测试平台连接，顶板支撑件可以使用套管、矩管或方形块等现场易于获得的构件，而测试平台可以是机床平台或地面或坚硬平面等，使用不同的顶板支撑件方便顶板与不同的测试平台适配连接，使试验不受试验环境影响，同时避免顶板与不同测试平台连接时受到破坏。

进一步的，还包括底板，所述底板与顶板支撑件连接，顶板板面与底板板面平行，楔形垫块位于底板板面上且位于底板与顶板之间；设置底板后，顶板支撑件的主要作用为使顶板与底板之间有间隔，此时顶板支撑件在顶板板面的法向方向上的长度可取较大值，从而适配不同长度的螺柱焊钉，使试验能正常进行，而底板的设置，使试验适用环境更加广泛，底板的设置还能有效的为楔形垫块提供支撑。

优选的，所述通孔直径为35mm；螺柱焊钉与被焊接件焊接后，所产生的焊疤直径一般在32-35mm，故通孔直径设置为35mm可适配所有规格的螺柱焊钉。

优选的，所述通孔沿通孔的一个径向方向延伸至顶板端面形成缺口；缺口的设置，使待测试样与顶板的配合方式更加方便，即保持螺柱焊钉轴线与顶板板面垂直，再使螺柱焊钉通过缺口并位于通孔内，采用此配合方式更加方便，对顶板下方的空间要求更低。

进一步的，所述缺口宽度为25mm；螺柱焊钉最大规格为25mm的杆径，将缺口设置为25mm的宽度，使缺口可通过各种规格的螺柱焊钉。

优选的，所述楔形垫块楔形面与楔形垫块底面的夹角为6°；夹角的设置使楔形垫块高度增加斜率更小，从而调节相同的高度时，角度小的楔形垫块重合面积更多，楔形垫块在试验时更加稳定。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过调节楔形垫块之间相互重合面积来实现无级调节，楔形垫块总高度与楔形面重合面积呈正比关系，使待测试样被稳定夹紧，保证待测试样在试验时的稳固性，使试验结果可信度更高、更准确。

2、本发明制作材料容易获得，在一般的施工现场随处可见，为临时的试验需要提供了很大的方便，且即使是废弃材料也可制作使用，起到废物回收再利用的效果。

3、本发明结构简单，各个部件加工容易，工时耗费少，制作迅速，节省了工时成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的使用时的结构示意图。

图3为本发明一种实施方式的结构示意图。

图4为本发明一种实施方式的结构示意图。

图5为待测试样结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-顶板，2-楔形垫块，3-通孔，4-缺口，5-顶板支撑件，6-底板，7-待测试样，8-螺柱焊钉，9-被焊接件，10-连接件，11-测试平台。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，一种用于焊钉弯曲试验的工装，包括顶板1和楔形垫块2，顶板1中部开有圆形通孔3，顶板1下板面正对方向设置有两个楔形垫块2，两个楔形垫块2楔形面重合，楔形垫块2的楔形面法线穿过顶板1板面且楔形垫块2上与楔形面相对的地面与顶板1板面平行。

本发明在使用时，如图2所示，可在现场选取有一定长度的连接件，当连接件长度小于待测试件在螺柱焊钉轴线方向的长度时：先使待测试件的螺柱焊钉穿过顶板通孔，再利用连接件连接顶板通孔轴线任一一侧端面，然后将连接件固定在测试平台上，再将楔形垫块放置在顶板于测试平台之间，使待测试样中的被焊接件位于楔形垫块与顶板之间，调整楔形垫块的楔形面重合面积，使楔形垫块的总高度增加，从而待测试样中的被焊接件被夹紧；当连接件长度小于待测试件在螺柱焊钉轴线方向的长度时：可先将顶板通过连接件与测试平台连接，再安装待测试样与楔形垫块。

本发明通过调节楔形垫块之间相互重合面积来实现无级调节，楔形垫块总高度与楔形面重合面积呈正比关系，使待测试样被稳定夹紧，保证待测试样在试验时的稳固性，使试验结果可信度更高、更准确；结构简单，易于实施。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，顶板1上的通孔3直径设置为35mm，顶板1通孔轴线一端的端面连接有顶板支撑件5，顶板1上的通孔3沿通孔3的径向方向延伸至顶板1端面形成缺口4，缺口4宽度设置为25mm，缺口4的开口方向与顶板1上与顶板支撑件5的交线平行。

通孔与缺口尺寸的设置，使工装适用于现有规格的螺柱焊钉，顶板支撑件的设置，使工装使用环境更广，省去了试验前顶板与连接件的重复固定，而缺口的设置使待测试样与顶板的配合方式为：螺柱焊钉轴线与顶板板面法向保持平行，将螺柱焊钉自缺口移至通孔内；采用这种配合方式，使顶板支撑件的长度可以设置得更小，从而在试验进行时，顶板支撑件的受力力臂更小，防止顶板支撑件受到破坏，同时，顶板支撑件的稳定也使试验进行得更加稳定，试验结果更加准确。

实施例3

如图4所示，本实施例使在实施例2的基础上的一种改进，顶板支撑件5为方形板，两个顶板支撑件5分别与顶板1上的通孔3轴线两侧端面连接，顶板1上的缺口4的延伸方向与顶板支撑件5的板面平行，顶板1与顶板支撑件5共同围成方形通孔，方形通孔内放置楔形垫块2，在顶板支撑件5下端固定连接有底板6.，底板6的四个角点附近还开有连接孔。

本实施例是在实施例2的基础上的一种改进，两个顶板支撑件的设置，增加了工装的稳定性，使工装的承载能力更强，同时也对楔形垫块进行了限位，防止楔形垫块意外崩出，顶板与顶板支撑件可采用焊接的连接方式，保证连接强度，而底板的设置，使工装使用时不用考虑地面或其他平台的平面度、硬度等，底板连接孔的设置方便工装的固定，例如：可以使用膨胀螺栓穿过连接孔将工装固定于地面，方便试验的进行，避免寻找测试平台浪费试验准备时间。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。