试样粘结、拉伸模具的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了试样粘结、拉伸模具。该试样粘结、拉伸模具包括套筒装置及旋转装置，其中，所述套筒装置包括：套筒，用于容纳待粘结试样；套筒夹持架，用于固定所述套筒；夹紧螺钉，用于夹紧所述套筒；所述旋转装置包括：转臂，固定在所述套筒夹持架上；旋转套管，固定在所述转臂的另一端，所述旋转套管固定安装于管座内部中心轴线上；管座，用于锁紧装置进行旋转运动；锁紧装置，包括手柄和锁紧杆，所述锁紧杆一端与所述旋转套管固定连接，所述锁紧杆的另一端与所述手柄连接，通过转动所述手柄能够带动旋转套管进行0～90°的旋转。通过采用本实用新型的结构设计，能够保证粘结后试样各部件的同轴度，同时，避免了粘结剂将试样与模具内腔粘结，提高了试验的可靠性。
【专利说明】
试样粘结、拉伸模具
技术领域
[0001]本实用新型主要涉及复合材料界面粘结的技术领域，尤其涉及铝钢复合材料的试样粘结、拉伸模具。
【背景技术】
[0002]金属层状复合材料由于可以利用组元层金属各自的优点，从而可以获得优异的综合性能。目前，金属层状复合材料已经在航空、航天、石油、化工、汽车、建筑等领域得到越来越广泛的应用。该类材料的界面结合强度受材料特性、生产工艺等条件的限制，可能会产生结合不良或没有结合的情况，从而影响产品的使用效果，甚至会缩短产品的使用寿命。
[0003]因此，金属界面结合质量已作为评价金属层状复合材料性能优劣的主要指标。目前，评价金属层状复合材界面结合强度的主要检测方法有剪切试验、剥离试验和粘结拉伸试验等。由于剪切试验和剥离试验对试样制备要求较高，特别是对复层较薄(<0.5mm厚)的层状复合材料而言，用剪切和剥离试验是无法进行评估的。另外，剪切试验对界面平直度要求较高，对试样加工的精度也有较高要求，而剥离实验无法获得强度值。
[0004]与上述两种试验方法相比，粘结拉伸试验制样简单。可以评估较薄试样的界面结合，对试样的加工精度要求也没有剪切那么高，结果相对准确可靠。因此，粘结拉伸试验是一种评价界面结合强度行之有效且简单方便的试验方法。但在粘结过程中，必须保证界面两向受力在同一直线上，否则会导致试验结果不准确，甚至实验失败。因此保持上下铝棒和试样的同轴度是粘结拉伸试验成功的关键。利用简单的模具很难达到试验要求，并且往往粘结剂将试样与模具内腔粘结，导致拉伸试验无法脱模，只能将模具机械破坏，造成试验失败。
【实用新型内容】
[0005]针对以上存在的问题，本实用新型提出了试样粘结、拉伸模具，能够保证粘结后试样各部分的同轴度，避免了粘结剂将试样与模具内腔粘结，同时，通过上、下可模柄与拉伸试验机相连，无需重新装夹试样，可直接进行拉伸试验，获得拉伸数据，提高了试验的可靠性。
[0006]本实用新型提出了试样粘结、拉伸模具，包括套筒装置、压力装置以及拉伸装置，其中，
[0007]所述套筒装置包括:
[0008]套筒，用于容纳待粘结试样；
[0009]套筒夹持架，用于固定所述套筒；
[0010]夹紧螺钉，所述夹紧螺钉在同一平水平面内均匀分布，用于夹紧所述套筒；
[0011]所述压力装置包括:
[0012]上模板和下模板，所述上模板和所述下模板通过立柱连接；
[0013]上模柄，通过上、下固定板固定在上模板中心，用于提供顶杆导向作用，以及粘结试样进行拉伸试验时连接拉伸试验机；
[0014]顶杆，容纳于所述上模柄内的通孔中，用于试样粘结过程中传递载荷和粘结过程结束后将粘结试样顶出所述套筒；
[0015]所述拉伸装置包括:
[0016]试样夹持座，所述试样夹持座的顶面和侧面各有一通孔，且所述俩通孔的中心轴线在同一水平面内；
[0017]下模柄，通过下模柄固定板固定在所述下模板中心，用于所述粘结试样进行拉伸试验时连接拉伸试验机。
[0018]如上所述的试样粘结、拉伸模具，其中，所述试样用于复合材料的拉伸试验，所述复合材料为铝钢复合材料，其中，铝为包覆层，钢为基层。
[0019]如上所述的试样粘结、拉伸模具，其中，所述套筒包括两个半圆形空心圆筒，所述半圆形空心圆筒内壁沿轴线方向各开有一条余料槽，用于排出粘结过程中多余的粘结剂。
[0020]如上所述的试样粘结、拉伸模具，其中，进一步包括旋转装置，所述旋转装置包括:[0021 ]转臂，固定在所述套筒夹持架上；
[0022]旋转套管，固定在所述转臂的另一端；
[0023]管座，所述管座圆周表面设有凹槽，所述旋转套管固定安装于该管座内部中心轴线上。
[0024]如上所述的试样粘结、拉伸模具，其中，进一步包括锁紧装置，
[0025]所述锁紧装置与所述旋转套管固定连接，转动该锁紧装置能实现旋转套管O?90°的旋转；
[0026]所述锁紧装置包括手柄和锁紧杆，所述锁紧杆一端与所述旋转套管固定连接，所述锁紧杆的另一端与所述手柄连接，通过转动所述手柄带动所述旋转套管进行O?90°的旋转。
[0027]如上所述的试样粘结、拉伸模具，其中，所述上模柄的下端沿径向方向设有一通孔。
[0028]如上所述的试样粘结、拉伸模具，其中，进一步包括滑动导轨装置，该滑动导轨装置包括:
[0029]下垫板，用于支撑所述粘结试样；
[0030]滑轨，用于提供所述下垫板的导向作用；
[0031]弹簧，固定在所述滑轨表面，用于将所述下垫板推回原位；
[0032]绳索，一端连接下垫板，另一端连接小型电机，通过电机转动，实现下垫板沿滑轨的来回移动。
[0033]如上所述的试样粘结、拉伸模具，其中，所述试样夹持座顶面设有凹槽。
[0034]通过使用本实用新型中试样粘结、拉伸模具，不仅能保证粘结试样中各部件的同轴度，粘结试样与模具部件不易粘结，又易于自动脱模，同时，通过上、下模柄可与拉伸试验机相连，无需重新装夹试样，可直接进行拉伸试验，获得拉伸数据。
【附图说明】
[0035]通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解，其中:
[0036]图1是本实用新型试样粘结、拉伸模具实施例的结构示意图；
[0037]图2是本实用新型实施例锁紧装置的剖面结构示意图；
[0038]图3是本实用新型实施例套筒装置的剖面结构示意图；
[0039]图4是本实用新型实施例滑动导轨装置的结构示意图；
[0040]图5是本实用新型实施例粘结试样的结构示意图。
[0041 ]附图中各标号表示如下:
[0042]1:套筒装置:
[0043]11:套筒、12:套筒夹持架、13:夹紧螺钉、14:余料槽；
[0044]2:压力装置:
[0045]21:上模板、22:下模板、23:立柱、24:上模柄、25:下固定板、
[0046]26:上固定板、27:顶杆；
[0047]3:旋转装置:
[0048]31:转臂、32:旋转套管、33:锁紧装置、34:管座；
[0049]331:手柄、332:锁紧杆、333:螺柱、334:销钉；
[0050]4:滑动导轨装置:
[0051 ] 41:下垫板、42:滑轨、43:弹簧、44:绳索；
[0052]5:拉伸装置:
[0053]51:试样夹持底座、52:下模柄、52:下模柄固定板；
[0054]6:粘结试样:
[0055]61:铝棒A、62:铝棒B、63:圆片试样、64:粘结剂、
[0056]631:铝层、632:钢层。
【具体实施方式】
[0057]下面结合附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】
[0058]在此记载的实施例为本实用新型的特定的【具体实施方式】，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。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，都在本实用新型的保护范围之内。
[0059]图1为本实用新型实施例的结构示意图，如图1所示。本实用新型提出一种试样粘结、拉伸模具，包括套筒装置I及旋转装置3，其中，
[0060]所述套筒装置I包括:套筒11、套筒夹持架12和夹紧螺钉13。
[0061]图3是本实用新型实施例套筒装置的剖面结构示意图，如图3所示。
[0062]套筒11，用于容纳待粘结试样6。套筒11的内径尺寸与粘结试样6的外径尺寸相同，便于将粘结试样6放置于套筒11内部。
[0063]实际操作中，会提供同等大小外径，不同大小内径的套筒供操作人员选择，增加了所述粘结、拉伸模具的应用范围。
[0064]进一步的，所述套筒11由两个半圆形空心圆筒组成，所述半圆形圆筒内壁沿轴线方向各开有一条余料槽14，用于排出粘结过程中多余的粘结剂。在粘结过程中，粘结试样会受到压力的作用。由于此时，粘结剂还处于半固态状态，多余的粘结剂通过余料槽14的缝隙流出。避免了粘结过程中，粘结剂将试样与模具内腔粘结。导致拉伸试验无法脱模，只能将模具机械破坏，造成试验失败。
[0065]套筒夹持架12，用于固定所述套筒11。套筒11的圆柱形上端部沿径向方向向外扩张，形成一挡圈结构。套筒夹持架12的内径尺寸等于或率大于套筒11的圆柱形部分的外径尺寸。套筒11安装于套筒夹持架12的内部，其上端的挡圈结构刚好固定了套筒11在套筒夹持架上的位置，防止套筒11从套筒夹持架12内部掉落。同时，其挡圈式的结构能够防止粘结剂溢出，造成套筒11与套筒夹紧装置12粘结，不便于后续的套筒11脱模。
[0066]夹紧螺钉13，在同一平水平面内间隔120°均匀分布，用于夹紧所述套筒11。旋转夹紧螺钉13，夹紧螺钉13沿径向方向套筒11轴心处移动。套筒11受夹紧螺钉13的夹紧力的作用固定在套筒夹持架12内部。
[0067]所述旋转装置3包括:转臂31、旋转套管32、锁紧装置33以及管座34。
[0068]转臂31，焊接在套筒夹持架12上。通过转动转臂31，可以带动套筒夹持架12—起旋转。
[0069]旋转套管32，焊接在所述转臂31的另一端。旋转套管32固定安装于管座内部中心轴线上。
[0070]管座34，其圆周表面设有凹槽，供锁紧装置33进行旋转运动。同时，根据凹槽长度的大小，可以起到锁紧装置33限位的作用。
[0071]锁紧装置33，锁紧装置33与旋转套管32固定连接，转动锁紧装置33可实现旋转套管32在O?90°的范围内旋转。图2是本实用新型实施例锁紧装置的剖面结构示意图，如图2所示。所述锁紧装置33包括手柄331和锁紧杆332，所述锁紧杆332—端与所述旋转套管32固定连接，所述锁紧杆332的另一端与所述手柄331连接，通过转动所述手柄331带动旋转套管32进行O?90°的旋转。
[0072]进一步的，锁紧装置33还包括销钉334和螺柱333。所述锁紧杆332与所述旋转套管32通过螺柱333的表面螺纹相互连接，所述螺柱333与所述旋转套管32通过所述销钉334定位。
[0073]进一步的，所述粘结试样6中的用于拉伸试验的复合材料为铝钢复合材料。其中，铝为包覆层，钢为基层。
[0074]图5为本实用新型实施例粘结试样的结构示意图，如图5所示。粘结试样包括:铝棒A61、铝棒B62，圆片试样63以及粘结剂64。圆片样品63为铝钢复合材料，其中，铝层631为包覆层，钢层632为基层。
[0075]进一步的，所述粘结、拉伸模具还包括压力装置2，所述压力装置2包括:
[0076]上模板21和下模板22，所述上模板21和所述下模板22通过立柱23连接。
[0077]上模柄24，通过上、下固定板固定在上模板21中心，用于提供顶杆27导向作用，以及粘结试样6进行拉伸试验时连接拉伸试验机。
[0078]进一步的，所述上模柄24的下端沿径向方向设有一通孔，用于固定粘结试样6进行试样拉伸试样。
[0079]顶杆27，用于试样粘结过程中传递载荷和将粘结后的试样顶出套筒11内部。顶杆27有独立的液压或气压装置控制，可沿上模柄24内通孔做上下移动。当顶杆27与粘结试样6的上端面接触时，开始进行挤压过程。液压力通过压头27传递到粘结试样6上。通过顶杆27的挤压，实现试样6的粘结过程。
[0080]进一步的，本实用新型中的粘结、拉伸模具还包括滑动导轨装置4。图4是本实用新型实施例滑动导轨装置的结构示意图，如图4所示。其中，所述滑动导轨装置4包括:下垫板41、滑轨42、弹簧43以及绳索44。
[0081]下垫板41，用于支撑所述粘结试样。在粘结试样6加载过程中，下垫板41位于试样夹持底座51的正上方，完全覆盖所述试样夹持底座51上方的通孔。为粘结试样6加载过程中提供支撑作用。
[0082]滑轨42，用于提供所述下垫板41的导向作用。滑轨42穿过下垫板41的内部，其末端通过双螺栓结构形成固定连接。并对下垫板41进行限位。使下垫板41在一端方向不能超过螺栓所在位置。下垫板41可沿滑轨42进行前后方向的运动。
[0083]弹簧43，固定在所述滑轨42表面，用于将所述下垫板41推回原位。
[0084]绳索44，一端连接下垫板41，另一端连接小型电机，通过电机转动，实现下垫板41沿滑轨的来回移动。
[0085]进一步的，本实用新型的试样粘结、拉伸装置还包括拉伸装置5，该拉伸装置5包括:
[0086]试样夹持座51，所述试样夹持座51顶面设有凹槽，能为所述下垫板41提供导向作用;所述试样夹持座51的顶面和侧面各有一通孔，且所述俩通孔的中心轴线在同一水平面内；
[0087]下模柄52，通过下模柄固定板52固定在所述下模板22中心，用于所述粘结试样6进行拉伸试验时连接拉伸试验机。
[0088]实施例
[0089]如图1所示，为本实用新型的一种试样粘结、拉伸模具的结构示意图。
[0090]本实用新型试样粘结、拉伸模具包括:套筒装置1、压力装置2、旋转装置3、滑动导轨装置4和拉伸装置5。
[0091]套筒装置I包括:套筒11、套筒夹持架12和夹紧螺钉13。套筒11外径为Φ30πιπι，内径为12mm。套筒11内壁设有两条对称分布的余料槽14。套筒夹持架12由内径Φ 30mm，外径Φ42mm的圆筒构成。
[0092]压力装置2包括:上模板21、下模板22、立柱23、上模柄24、上固定板25、下固定板26、顶杆27。其中，顶杆27直径为Φ7πιπι。在上模柄24圆周表面上距下端面1mm处设有贯穿其内孔的一个Φ 8mm的水平通孔。
[0093]旋转装置3包括:转臂31、旋转套管32、锁紧装置33以及管座34。其中，锁紧装置33进一步包括:手柄331、锁紧杆332、螺柱333以及销钉334。
[0094]滑动导轨装置4包括:下垫板41、滑轨42、弹簧43、以及绳索44。
[0095]拉伸装置5包括:试样夹持底座51、下模柄52和下模柄固定板53。
[0096]试样夹持底座51的上表面内孔直径Φ 12mm，离底座底面1mm的位置处开有贯穿试样夹持底座51内孔的一个Φ8πιπι的水平通孔。
[0097]所述粘结试样6用于复合材料的拉伸试验，所述复合材料为铝钢复合材料，其中，铝为包覆层，钢为基层。其中，在铝棒A61和铝棒B62圆周表面上分别离上、下端面1mm处各开有一个Φ 6mm的通孔。
[0098]使用该粘结、拉伸模具进行试样粘结时，其过程如下:
[0099]将Φ12mm铝/钢圆片试样63上下表面分别涂上一层粘结剂64，粘结剂64选用上海耳邦贸易有限公司的Aibond 8120A、B型混合胶混合而成，粘结剂54完全固化时间须24h，完全固化后的拉伸强度>80MPa，剪切强度>19MPa。
[0100]旋转夹紧螺钉13，夹紧套筒11。将两根Φ12mm铝棒分别与铝/钢圆片试样63表面粘结，放入套筒11中。此时，套筒11中自上而下分别为铝棒A61、圆片试样和铝棒B62。然后，转动手柄90°，使整个锁紧装置33处于工作位置，锁紧手柄331。此时，模柄、顶杆27、待粘结试样6的中心处于同一轴线上，如图1所示。检查模具和液压装置，确保一切正常后，启动液压装置。带动顶杆27向下运行，并与铝棒A61上端面接触。此时，下垫板41处于试样夹持底座51的上方，与顶杆27—起给予铝棒A61、圆片试样63和铝棒B62—定的载荷。
[0101 ]由于此时，粘结剂64还处于半固态，多余的粘结剂64通过套筒11内的余料槽14流出。保荷24h后，电机通过绳索44带动一端相连的下垫板41完全试样锁紧装置51上表面的内孔。此时，顶杆27继续向下工作，将粘结试样6打出，进入到试样锁紧装置51的内孔中。
[0102]由于离试样夹持底座51底面1mm的位置处亦开有贯穿底座内孔的一个Φ8πιπι的水平通孔，即此时试样夹持底座51的水平通孔与铝棒Β62的通孔轴心在同一水平面上。转动试样，使得两通孔方向对齐，用Φ5πιπι的销钉穿过试样夹持底座51和铝棒B的水平通孔，完成拉伸试样下端定位。
[0103]接着松开套筒夹紧装置的三个螺钉13，用工具将其从套筒夹持架12上端卸下；然后松开上模柄24的上、下固定板紧固螺钉，分别卸下上模柄上、下固定板。调整上模柄24行程和上模柄24通孔(OSmm)方向，使得上模柄24的径向通孔轴线与上铝棒Α61的通孔轴线在同一直线上，同样，用Φ5πιπι的销钉限位。此时，完成拉伸试样上端的轴向定位。将上模柄24的上端、下模柄52的下端分别与拉伸试验机相连。再次检查模具和拉伸机状况，一切正常后，启动拉伸机，即可完成铝/钢乳制复合试样的拉伸实验，并获得拉伸数据。
[0104]上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其他特征的组合，本领域技术人员还可根据实用新型之目的进行各技术特征之间的其他组合，以实现本实用新型之目的为准。
【主权项】
1.试样粘结、拉伸模具，包括套筒装置、压力装置以及拉伸装置，其特征在于， 所述套筒装置包括: 套筒，用于容纳待粘结试样； 套筒夹持架，用于固定所述套筒； 夹紧螺钉，所述夹紧螺钉在同一平水平面内均匀分布，用于夹紧所述套筒； 所述压力装置包括: 上模板和下模板，所述上模板和所述下模板通过立柱连接； 上模柄，通过上、下固定板固定在上模板中心，用于提供顶杆导向作用，以及粘结试样进行拉伸试验时连接拉伸试验机； 顶杆，容纳于所述上模柄内的通孔中，用于试样粘结过程中传递载荷和粘结过程结束后将粘结试样顶出所述套筒； 所述拉伸装置包括: 试样夹持座，所述试样夹持座的顶面和侧面各有一通孔，且所述俩通孔的中心轴线在同一水平面内； 下模柄，通过下模柄固定板固定在所述下模板中心，用于所述粘结试样进行拉伸试验时连接拉伸试验机。2.根据权利要求1所述的试样粘结、拉伸模具，其特征在于，所述试样用于复合材料的拉伸试验，所述复合材料为铝钢复合材料，其中，铝为包覆层，钢为基层。3.根据权利要求1所述的试样粘结、拉伸模具，其特征在于，所述套筒包括两个半圆形空心圆筒，所述半圆形空心圆筒内壁沿轴线方向各开有一条余料槽，用于排出粘结过程中多余的粘结剂。4.根据权利要求1所述的试样粘结、拉伸模具，其特征在于，进一步包括旋转装置，所述旋转装置包括: 转臂，固定在所述套筒夹持架上； 旋转套管，固定在所述转臂的另一端； 管座，所述管座圆周表面设有凹槽，所述旋转套管固定安装于该管座内部中心轴线上。5.根据权利要求4所述的试样粘结、拉伸模具，其特征在于，进一步包括锁紧装置， 所述锁紧装置与所述旋转套管固定连接，转动该锁紧装置能实现旋转套管O?90°的旋转； 所述锁紧装置包括手柄和锁紧杆，所述锁紧杆一端与所述旋转套管固定连接，所述锁紧杆的另一端与所述手柄连接，通过转动所述手柄带动所述旋转套管进行O?90°的旋转。6.根据权利要求1所述的试样粘结、拉伸模具，其特征在于，所述上模柄的下端沿径向方向设有一通孔。7.根据权利要求1所述的试样粘结、拉伸模具，进一步包括滑动导轨装置，该滑动导轨装置包括: 下垫板，用于支撑所述粘结试样； 滑轨，用于提供所述下垫板的导向作用； 弹簧，固定在所述滑轨表面，用于将所述下垫板推回原位； 绳索，一端连接下垫板，另一端连接小型电机，通过电机转动，实现下垫板沿滑轨的来回移动。8.根据权利要求1所述的试样粘结、拉伸模具，其特征在于，所述试样夹持座顶面设有凹槽。
【文档编号】G01N3/08GK205665105SQ201521134213
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】伍波, 李龙, 周德敬
【申请人】银邦金属复合材料股份有限公司