一种钢板电阻点焊双轴载荷加载试验装置及试验方法与流程

本发明涉及一种钢板电阻点焊双轴载荷加载试验装置及试验方法，冶金试验检测技术领域。

背景技术：

电阻点焊是通过电极对组合后的焊件施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，已在航空航天、电子、汽车、家用电器等领域得到了广泛的应用。实际产品中焊点所受的载荷通常都不是单一的。这一点在汽车上体现的尤其明显。多种形式的载荷使焊点同时承受几种应力，如果忽略实际载荷的多模式性，则有可能高估焊点的强度，导致焊点意外地“过早”断裂。钢板作为汽车的重要用材，有必要了解其在双轴载荷（同步拉伸和剪切的产物）下焊点的表现，以便于调整焊接时相对于焊接面的载荷角度，优化拉伸和剪切载荷的比列。由于这种试验试样的特殊性，普通拉伸试验机无法夹持，而专用拉伸试验机不仅价格昂贵，而且夹具结构复杂，操作不方便，大大降低了测试效率。为此，需研究开发一种钢板电阻点焊双轴载荷加载试验装置及试验方法，实现在普通拉伸试验机上完成钢板电阻点焊双轴载荷加载试验。

技术实现要素：

本发明的目的是一种钢板电阻点焊双轴载荷加载试验装置及试验方法，实现在普通拉伸试验机上完成钢板电阻点焊双轴载荷加载试验。

本发明的技术方案是：

一种钢板电阻点焊双轴载荷加载试验装置及试验方法，包括上拉伸固定端、连接螺栓、螺母、上拉伸结构本体、上试样样固定框、垫片、角度调节孔、试样固定螺栓、垫片、下试样样固定框、下拉伸结构本体、下拉伸固定端，所述上拉伸固定端一端为圆柱形，另一端为扁平状，其上设置有两个固定孔，所述上拉伸结构本体六边形钢板，钢板截面六边形有三个直角，在钢板的外沿，设置有角度调节孔，所述角度调节孔每组为两个，每组角度调节孔之间的位置与上拉伸固定端上两个固定孔的位置相匹配，所述上试样样固定框为一侧开口的长条形槽状体，在开口侧的两端，设置有两个长方形垫片槽，在上试样样固定框的两个端面上设置有试样固定螺栓孔，所述上拉伸结构本体固定焊接在上试样样固定框的底部端面上，所述下拉伸固定端、下拉伸结构本体、下试样样固定框分别与上拉伸固定端、上拉伸结构本体、上试样样固定框结构形状构造完全形同，所述上拉伸固定端、上拉伸结构本体、上试样样固定框构成上半部试验装置，下拉伸固定端、下拉伸结构本体、下试样样固定框构成下半部试验装置，所述上半部试验装置与下半部试验装置通过上试样样固定框与下试样样固定框装配配合，所述上半部试验装置与下半部试验装置以上试样样固定框与下试样样固定框装配时的中心点为中心对称。

所述角度调节孔有2-5组，每组角度调节孔连线与上试样样固定框的竖直中心线之间角度30-90度。

一种基于上述钢板电阻点焊双轴载荷加载试验装置的钢板电阻点焊双轴载荷加载试验方法，试验步骤为：

a.试样制备

将上u形试样板与下u形试样板的开口相背贴在一起，在两个试样板的中心部位进行焊接操作，使两个样板通过焊点连在一起，构成试样；

b.试样装配

将试样的上u形试样板置于上试样样固定框的凹槽里，在上试样样固定框两侧的垫片槽中加垫片和垫片，通过拧紧试样固定螺栓，将上u形试样板装配在上试样样固定框内；按照相同的操作步骤，将下u形试样板装配在下试样样固定框内；

c．选择加载角度

根据试验需要，在上拉伸结构本体上选择适宜的角度调节孔，将上拉伸固定端通过连接螺栓和螺母与上拉伸结构本体固定连接；根据在上拉伸结构本体上选择适宜的角度调节孔的位置，按照中心对称的原则，在下拉伸结构本体上选择角度调节孔，将下拉伸固定端通过连接螺栓和螺母与下拉伸结构本体（13）固定连接；

d．试验机装配

将上拉伸固定端和下拉伸固定端分别夹持在拉伸试验机上的两个钳口上；

e.进行加载试验

启动拉伸试验机，进行进行加载试验，记录断裂时的载荷及失效部位，拉伸曲线，完成拉伸实验。

本发明有益之处在于：本装置结构简单，制作方式，易于操作，实现了在普通拉力试验机上对钢板进行不同拉伸方向的电阻点焊双轴载荷加载试验，试样方法简便，试验数据准确，为钢板的焊接方案制定和调整提供依据。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置的上下试样固定框的图；

图3是本发明装置的垫片示意图；

图4是本发明装置的试样示意图；

图5是本发明装置的上下拉伸固定端示意图；

图6是本发明装置进行50度双轴载荷加载试验状态示意图；

图中标记如下：上拉伸固定端1、连接螺栓2、螺母3、上拉伸结构本体4、上试样样固定框5、垫片6、角度调节孔7、试样固定螺栓8、垫片9、上u形试样板10、下试样样固定框11、下u形试样板12、下拉伸结构本体13、下拉伸固定端14、焊点15、固定孔16、垫片槽17、试样固定螺栓孔18

具体实施例和方式

以下结合附图，通过实例对本发明作进一步说明。

如附图所示，一种钢板电阻点焊双轴载荷加载试验装置及试验方法，包括上拉伸固定端1、连接螺栓2、螺母3、上拉伸结构本体4、上试样样固定框5、垫片6、角度调节孔7、试样固定螺栓8、垫片9、下试样样固定框11、下拉伸结构本体13、下拉伸固定端14，所述上拉伸固定端1一端为圆柱形，另一端为扁平状，其上设置有两个固定孔16，所述上拉伸结构本体4六边形钢板，钢板截面六边形有三个直角，在钢板的外沿，设置有角度调节孔7，所述角度调节孔7每组为两个，每组角度调节孔7之间的位置与上拉伸固定端1上两个固定孔16的位置相匹配，所述上试样样固定框5为一侧开口的长条形槽状体，在开口侧的两端，设置有两个长方形垫片槽17，在上试样样固定框5的两个端面上设置有试样固定螺栓孔18，所述上拉伸结构本体4固定焊接在上试样样固定框5的底部端面上，所述下拉伸固定端14、下拉伸结构本体13、下试样样固定框11分别与上拉伸固定端1、上拉伸结构本体4、上试样样固定框5结构形状构造完全形同，所述上拉伸固定端1、上拉伸结构本体4、上试样样固定框5构成上半部试验装置，下拉伸固定端14、下拉伸结构本体13、下试样样固定框11构成下半部试验装置，所述上半部试验装置与下半部试验装置通过上试样样固定框5与下试样样固定框11装配配合，所述上半部试验装置与下半部试验装置以上试样样固定框5与下试样样固定框11装配时的中心点为中心对称。所述角度调节孔7有4组，每组角度调节孔7连线与上试样样固定框5的竖直中心线之间角度分别为0度、30度、50度、70度。

实施例1

a.试样制备

将dp980钢材质的上u形试样板10与下u形试样板12的开口相背贴在一起，在两个试样板的中心部位进行焊接操作，使两个样板通过焊点连在一起，构成试样；

b.试样装配

将试样的上u形试样板10置于上试样样固定框5的凹槽里，在上试样样固定框5两侧的垫片槽17中加垫片6和垫片9，通过拧紧试样固定螺栓8，将上u形试样板10装配在上试样样固定框5内；按照相同的操作步骤，将下u形试样板12装配在下试样样固定框11内；

c．选择加载角度

根据试验需要，在上拉伸结构本体4上选择角度调节孔7连线与上试样样固定框5的竖直中心线之间角度30度的角度调节孔7，将上拉伸固定端1通过连接螺栓2和螺母3与上拉伸结构本体4固定连接；根据在上拉伸结构本体4上选择适宜的角度调节孔7的位置，按照中心对称的原则，在下拉伸结构本体13上选择角度调节孔7，将下拉伸固定端14通过连接螺栓2和螺母3与下拉伸结构本体13固定连接；

d．试验机装配

将上拉伸固定端1和下拉伸固定端14分别夹持在拉伸试验机上的两个钳口上；

e.进行加载试验

启动拉伸试验机，进行进行加载试验，记录断裂时的载荷及失效部位，拉伸曲线，完成拉伸实验。

重复三次，记录下三组失效力，取平均值。载荷力分别为：26.810kn，26.210kn，27.777kn，平均值为26.932kn。

实施例2

a.试样制备

将dp980钢材质的上u形试样板10与下u形试样板12的开口相背贴在一起，在两个试样板的中心部位进行焊接操作，使两个样板通过焊点连在一起，构成试样；

b.试样装配

将试样的上u形试样板10置于上试样样固定框5的凹槽里，在上试样样固定框5两侧的垫片槽17中加垫片6和垫片9，通过拧紧试样固定螺栓8，将上u形试样板10装配在上试样样固定框5内；按照相同的操作步骤，将下u形试样板12装配在下试样样固定框11内；

c．选择加载角度

根据试验需要，在上拉伸结构本体4上选择角度调节孔7连线与上试样样固定框5的竖直中心线之间角度50度的角度调节孔7，将上拉伸固定端1通过连接螺栓2和螺母3与上拉伸结构本体4固定连接；根据在上拉伸结构本体4上选择适宜的角度调节孔7的位置，按照中心对称的原则，在下拉伸结构本体13上选择角度调节孔7，将下拉伸固定端14通过连接螺栓2和螺母3与下拉伸结构本体13固定连接；

d．试验机装配

将上拉伸固定端1和下拉伸固定端14分别夹持在拉伸试验机上的两个钳口上；

e.进行加载试验

启动拉伸试验机，进行进行加载试验，记录断裂时的载荷及失效部位，拉伸曲线，完成拉伸实验。

重复三次，记录下三组失效力，取平均值。载荷力分别为：21.033kn，20.543kn，20.220kn，平均值为20.599kn。

实施例3

a.试样制备

将dp980钢材质的上u形试样板10与下u形试样板12的开口相背贴在一起，在两个试样板的中心部位进行焊接操作，使两个样板通过焊点连在一起，构成试样；

b.试样装配

将试样的上u形试样板10置于上试样样固定框5的凹槽里，在上试样样固定框5两侧的垫片槽17中加垫片6和垫片9，通过拧紧试样固定螺栓8，将上u形试样板10装配在上试样样固定框5内；按照相同的操作步骤，将下u形试样板12装配在下试样样固定框11内；

c．选择加载角度

根据试验需要，在上拉伸结构本体4上选择角度调节孔7连线与上试样样固定框5的竖直中心线之间角度70度的角度调节孔7，将上拉伸固定端1通过连接螺栓2和螺母3与上拉伸结构本体4固定连接；根据在上拉伸结构本体4上选择适宜的角度调节孔7的位置，按照中心对称的原则，在下拉伸结构本体13上选择角度调节孔7，将下拉伸固定端14通过连接螺栓2和螺母3与下拉伸结构本体13固定连接；

d．试验机装配

将上拉伸固定端1和下拉伸固定端14分别夹持在拉伸试验机上的两个钳口上；

e.进行加载试验

启动拉伸试验机，进行进行加载试验，记录断裂时的载荷及失效部位，拉伸曲线，完成拉伸实验。

重复三次，记录下三组失效力，取平均值。载荷力分别为：17.829kn，16.682kn，17.132kn，平均值为17.214kn。

实施例4

a.试样制备

将dp980钢材质的上u形试样板10与下u形试样板12的开口相背贴在一起，在两个试样板的中心部位进行焊接操作，使两个样板通过焊点连在一起，构成试样；

b.试样装配

将试样的上u形试样板10置于上试样样固定框5的凹槽里，在上试样样固定框5两侧的垫片槽17中加垫片6和垫片9，通过拧紧试样固定螺栓8，将上u形试样板10装配在上试样样固定框5内；按照相同的操作步骤，将下u形试样板12装配在下试样样固定框11内；

c．选择加载角度

根据试验需要，在上拉伸结构本体4上选择角度调节孔7连线与上试样样固定框5的竖直中心线之间角度0度的角度调节孔7，将上拉伸固定端1通过连接螺栓2和螺母3与上拉伸结构本体4固定连接；根据在上拉伸结构本体4上选择适宜的角度调节孔7的位置，按照中心对称的原则，在下拉伸结构本体13上选择角度调节孔7，将下拉伸固定端14通过连接螺栓2和螺母3与下拉伸结构本体13固定连接；

d．试验机装配

将上拉伸固定端1和下拉伸固定端14分别夹持在拉伸试验机上的两个钳口上；

e.进行加载试验

启动拉伸试验机，进行进行加载试验，记录断裂时的载荷及失效部位，拉伸曲线，完成拉伸实验。

重复三次，记录下三组失效力，取平均值。载荷力分别为：14.287kn，15.252kn，15.012kn，平均值为14.85kn。

本发明不但可以实现在普通拉伸试验机上完成汽车板和家电板焊点双轴载荷（同步拉伸和剪切的产物）实验，而且整套夹具设计合理，加工精度高，适用范围广泛，可以用于厚度范围在0.3-3mm，强度级别在2000mpa以下的所有汽车板和家电板材料的焊点测试；另外，由于整套夹具采用分体式机械结构，具有结构简单，测试精度高，制造和使用成本低廉等特点。