一種半球形殼體鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試的裝夾裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于測試半球形殼體鍍層結(jié)合強(qiáng)度的裝夾裝置。進(jìn)行半球形殼體內(nèi)曲面和外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試，包括半球內(nèi)曲面和半球外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試夾具兩部分。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)在材料試驗(yàn)機(jī)上難以將球形殼體準(zhǔn)確定位，并測試其任意位置內(nèi)、外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度的具體問題，保證了半球殼內(nèi)、外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試精度；夾具具有設(shè)計(jì)新穎、簡單實(shí)用、加工方便，應(yīng)用可靠的特點(diǎn)。
【專利說明】-種半球形殼體鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試的裝夾裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料測試領(lǐng)域，尤其是一種半球形殼體曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 球形容器通常是由兩個(gè)半球殼通過焊接形成球體。球形容器具有受力均勻、相同 壁厚下承載能力高、相同容積下表面積小、相同壓力與容積下重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)，在航空航 天、軍事、石油化工等多個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。
[0003] 由于球形容器經(jīng)常用于貯存高溫、高壓、腐蝕、易燃、易爆及有毒有害的各種氣體 或液體，容器材料的性能難免會(huì)受到應(yīng)力、氧化、腐蝕等多種因素的影響。為保證容器在應(yīng) 用中的安全性與可靠性，需要對容器表面進(jìn)行防腐、制膜等多種處理提高容器材料的性能。 對容器材料表面進(jìn)行鍍鋁、鍍鉻、鍍氮化鈦、鍍鉛等是一種常用的對材料表面進(jìn)行改性處 理,提高材料硬度、熔點(diǎn)、耐磨損、耐腐蝕、耐氧化等性能及改善材料表面外觀質(zhì)量的處理方 式。
[0004] 評定材料鍍層與基體金屬結(jié)合力的方法有很多，但由于測試方法存在諸多困難， 故大多為定性分析，定量分析主要用于較為重要的應(yīng)用場合及試驗(yàn)研究。對材料鍍層粘結(jié) 后進(jìn)行拉伸剝離，測試鍍層與基體金屬結(jié)合力，是對鍍層質(zhì)量進(jìn)行定量分析的主要方式。
[0005] 球形曲面鍍層與基體金屬的結(jié)合力不同于平面鍍層，由于曲率的影響，曲面不同 部位鍍層與基體金屬的結(jié)合力可能分布不均，為確保重要應(yīng)用場合下球形容器工作的安全 性與可靠性，需要獲得球形容器不同部位鍍層與基體金屬的結(jié)合強(qiáng)度。而對球形殼體表面 鍍層進(jìn)行粘結(jié)并拉伸測試時(shí)，要求鍍層粘結(jié)面的法向與拉伸試柱的軸向同軸。對于復(fù)雜的 曲面殼體，現(xiàn)有技術(shù)難以滿足將其在材料試驗(yàn)機(jī)上準(zhǔn)確定位并進(jìn)行測試的技術(shù)要求，為此 需要獲得測試球形曲面鍍層與基體金屬的結(jié)合力的專用定位裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種用于半球形殼體內(nèi)曲面 和外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試的裝夾方案。該方案能夠滿足在材料試驗(yàn)機(jī)上對半球殼內(nèi)曲面 和外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行測試的定位要求。
[0007] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種用于測試半球形殼體鍍層結(jié)合強(qiáng)度的裝夾裝置，包括半球殼內(nèi)曲面鍍層測試夾具 和半球殼外曲面鍍層測試夾具： 所述半球殼內(nèi)曲面鍍層測試夾具包括：夾具座、法蘭、球殼套、拉伸試柱和定位螺釘。所 述夾具座的一端通過銷釘固定在材料試驗(yàn)機(jī)下夾頭上；所述夾具座的另一端設(shè)置為與球殼 套外球面弧度一致的凹面，沿凹面不同角度的徑向設(shè)置有均勻分布的螺紋孔；球殼套設(shè)置 在夾具座的凹形夾持面內(nèi)，球殼套內(nèi)設(shè)置有與夾具座螺紋孔位置相互對應(yīng)的定位沉孔；三 個(gè)定位螺釘一端固定在球殼套的定位沉孔內(nèi)，另一端旋入夾具座的螺孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)球殼套與 夾具座在不同角度的定位連接；法蘭通過螺釘固定在球殼套的開口面上，用于實(shí)現(xiàn)被測半 球殼體在球殼套中的定位。
[0008] 所述半球外曲面鍍層測試夾具包括：支撐組件(球殼支撐件和下法蘭焊接成一 體)、定位法蘭、緊固螺桿、連接螺母和拉伸試柱。所述支撐組件的一端通過銷釘固定在材料 試驗(yàn)機(jī)下夾頭上，另一端為與被測半球殼內(nèi)球面弧度一致的凸形支撐臺(tái)，用于支撐被測半 球形殼體。所述定位法蘭用于將被測半球殼體固定在支撐組件上，且固定后支撐組件的頂 部位于定位法蘭的下部；所述法蘭的定位孔(花瓣形孔）與被測半球殼外曲面的弧度相同， 通過四個(gè)緊固螺桿與支撐組件形成固定連接。
[0009] 所述半球內(nèi)曲面及外曲面鍍層測試夾具還包括拉伸試柱，所述拉伸試柱的一端柱 體上設(shè)置有通孔，用于通過銷釘及相應(yīng)夾具連接試驗(yàn)機(jī)的拉伸夾頭，另一端用于連接被測 半球殼體鍍層的曲面。
[0010] 在上述技術(shù)方案中，所述球殼套內(nèi)沿不同角度的徑向設(shè)置有若干個(gè)定位沉孔，定 位沉孔均勻分布在球殼套內(nèi)。
[0011] 在上述技術(shù)方案中，所述固定在球殼套開口處的法蘭內(nèi)徑小于被測半球面的直 徑。
[0012] 在上述技術(shù)方案中，所述拉伸試柱用于連接被測半球面的一端為凸形，或?yàn)榘夹巍?br> [0013] 在上述技術(shù)方案中，所述拉伸試柱的端面為凸形時(shí)，凸起的弧度與被測半球內(nèi)曲 面弧度相同；所述拉伸試柱的端面為凹形時(shí)，凹下的弧度與被測半球外曲面的弧度相同。
[0014] 在上述技術(shù)方案中，所述拉伸試柱的端面與被測半球曲面接觸的處采用粘接劑粘 結(jié)。
[0015] 在上述技術(shù)方案中，所述粘接劑為高粘接強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂膠。
[0016] 在上述技術(shù)方案中，所述球殼套與夾具座固定的位置為可變。
[0017] 在上述技術(shù)方案中，所述法蘭定位孔(花瓣形孔）的弧度與被測球殼外球面的弧度 相同。
[0018] 半球內(nèi)曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試時(shí)，將夾具座底部的圓柱端插入材料試驗(yàn)機(jī)下夾頭 底座的插孔，通過圓柱銷將夾具座與材料試驗(yàn)機(jī)下夾頭底座連接在一起。根據(jù)粘結(jié)在半球 殼內(nèi)曲面鍍層拉伸試柱的粘結(jié)位置，在保證拉伸試柱的軸向與與拉伸方向基本同軸的條件 下，確定球殼套與夾具座的安裝位置，并用定位螺釘固定。將半球殼放入球殼套用定位法蘭 定位后，通過緊固螺釘將定位法蘭與球殼套固定在一起。試驗(yàn)時(shí)移動(dòng)材料試驗(yàn)機(jī)橫梁，通過 圓柱銷及相應(yīng)夾頭使拉伸試柱與材料試驗(yàn)機(jī)上夾頭形成連接，此時(shí)即可進(jìn)行半球內(nèi)曲面鍍 層結(jié)合強(qiáng)度的測試。
[0019] 半球外曲面鍍層測試時(shí),將支撐組件底部的圓柱端插入材料試驗(yàn)機(jī)下夾頭底座的 插孔，通過圓柱銷將支撐組件與材料試驗(yàn)機(jī)下夾頭底座連接在一起。根據(jù)粘結(jié)在半球殼外 曲面鍍層拉伸試柱的粘結(jié)位置，在保證拉伸試柱的軸向與拉伸方向基本同軸的條件下，確 定待測半球殼在支撐組件上的安裝位置，通過定位法蘭及緊固螺桿將半球殼固定在支撐組 件上。試驗(yàn)時(shí)，移動(dòng)材料試驗(yàn)機(jī)橫梁，通過圓柱銷及相應(yīng)夾頭使拉伸試柱與材料試驗(yàn)機(jī)上夾 頭形成連接，此時(shí)即可進(jìn)行半球外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試。
[0020] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：上述試驗(yàn)中由于采用 圓柱銷實(shí)現(xiàn)測試夾具與拉伸試柱等的連接，無論測試半球殼內(nèi)或外曲面鍍層的結(jié)合強(qiáng)度， 圓柱銷可以自動(dòng)調(diào)整在半球殼及夾具安裝中產(chǎn)生的較小角度偏差，保證粘結(jié)在半球殼曲面 上的拉伸試柱在測試中始終沿其軸向受力。本測試裝置具有便于加工、方便實(shí)用、可以將半 球殼內(nèi)、外曲面以任意角度固定在材料試驗(yàn)機(jī)上，該發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有明顯的特點(diǎn)和 進(jìn)步，實(shí)施效果顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中： 本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中： 圖1是半球形殼體內(nèi)曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是半球形殼體外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是殼體套外形示意圖； 圖4是外曲面法蘭示意圖。
[0022] 其中：1是夾具座，2是定位螺釘，3是被測半球殼，4是球殼套，5是定位法蘭，6是 緊固螺釘，7是上夾頭，8是圓柱銷，9是拉伸試柱，10是連接螺母，11是支撐組件，12是緊固 螺桿，13是上定位法蘭，14是下定位法蘭。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0024] 圖1是半球殼內(nèi)曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試夾具。測試時(shí)首先固定夾具座，夾具座 的下端設(shè)置有銷釘孔，夾具座下端通過圓柱銷連接在材料試驗(yàn)機(jī)的下夾頭上。按照被測球 殼鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試部位，用高粘接強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂膠將與被測球殼的內(nèi)曲面弧度相對 應(yīng)的凸形面拉伸試柱，粘接在被測球殼鍍層表面，并使環(huán)氧樹脂膠固化。根據(jù)拉伸試柱在被 測球殼表面的粘結(jié)位置，確定球殼套與夾具座的安裝角度，并用三個(gè)不同位置的定位螺釘 固定。將粘接拉伸試柱后的半球殼放入球殼套，并通過球殼套下部的兩個(gè)半圓孔(如圖3所 示）調(diào)整半球殼在球殼套中的位置，在保證拉伸試柱的軸向與拉伸方向基本同軸的條件下， 用法蘭將被測球殼在球殼套中定位，并通過緊固螺釘固定。移動(dòng)材料試驗(yàn)機(jī)橫梁，通過圓柱 銷及相應(yīng)夾頭使拉伸試柱與材料試驗(yàn)機(jī)上夾頭形成連接，此時(shí)即可進(jìn)行半球殼內(nèi)曲面鍍層 結(jié)合強(qiáng)度的測試。
[0025] 圖2是半球殼外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試夾具，測試時(shí)首先固定支撐組件，支撐 組件底部的圓柱端設(shè)置有銷釘孔，測試時(shí)將支撐組件底部的圓柱端插入材料試驗(yàn)機(jī)下夾頭 底座的插孔中，通過圓柱銷將支撐組件與材料試驗(yàn)機(jī)下夾頭底座連接在一起。按照被測球 殼鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試部位，用高粘接強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂膠，將與被測球殼的外曲面弧度相 對應(yīng)的凹形面拉伸試柱粘接在被測球殼鍍層表面，并使環(huán)氧樹脂膠固化。根據(jù)粘結(jié)在半球 殼外曲面鍍層上拉伸試柱的粘結(jié)位置，在保證拉伸試柱的軸向與拉伸方向基本同軸的條件 下，確定被測半球殼在支撐組件上的安裝位置并用法蘭(如圖4所示）定位，通過緊固螺桿、 連接螺母將被測球殼固定在支撐組件上，移動(dòng)材料試驗(yàn)機(jī)橫梁，通過圓柱銷及相應(yīng)夾頭使 拉伸試柱與材料試驗(yàn)機(jī)上夾頭形成連接，此時(shí)即可進(jìn)行半球外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試。
[0026] 以上進(jìn)行半球殼內(nèi)曲面及外曲面鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試時(shí)，根據(jù)需要測試曲面鍍層結(jié) 合強(qiáng)度的位置，可以在被測球殼鍍層上粘接若干個(gè)凹形面或凸形面的拉伸試柱，通過調(diào)整 被測球殼在相應(yīng)夾具中的固定位置，完成半球殼內(nèi)、外曲面不同位置鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試。
[0027] 本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1. 一種半球形殼體鍍層結(jié)合強(qiáng)度測試的裝夾裝置包括：半球殼內(nèi)曲面鍍層測試夾具 和半球殼外曲面鍍層測試夾具，其特征在于： 所述半球殼內(nèi)曲面鍍層測試夾具包括：夾具座、法蘭、球殼套、拉伸試柱和定位螺釘； 所述夾具座的一端通過銷釘固定在材料試驗(yàn)機(jī)下夾頭上；所述夾具座的另一端設(shè)置為與球 殼套外球面弧度一致的凹面，沿凹面不同角度的徑向設(shè)置有均勻分布的螺紋孔；球殼套設(shè) 置在夾具座的凹形夾持面內(nèi)，球殼套內(nèi)設(shè)置有與夾具座螺紋孔位置相互對應(yīng)的定位沉孔； 通過三個(gè)一端固定在球殼套定位沉孔內(nèi)，另一端旋入夾具座螺孔內(nèi)的定位螺釘，實(shí)現(xiàn)球殼 套與夾具座在不同角度的定位連接；所述法蘭用于實(shí)現(xiàn)被測半球殼體在球殼套中的定位， 法蘭通過螺釘固定在球殼套的開口面上； 所述半球外曲面鍍層測試夾具包括：支撐組件、定位法蘭、緊固螺桿、連接螺母和拉伸 試柱；所述支撐組件的一端通過銷釘固定在材料試驗(yàn)機(jī)下夾頭上，另一端為與被測半球殼 形內(nèi)球面弧度一致的凸形支撐臺(tái)，用于支撐被測半球形殼體；所述定位法蘭用于將被測半 球殼體固定在支撐組件上，且固定后支撐組件的頂部位于定位法蘭的下部；所述定位法蘭 的定位孔的弧度與被測半球殼外曲面的弧度相同，通過四個(gè)緊固螺桿與支撐組件形成固定 連接； 所述半球內(nèi)曲面及外曲面鍍層測試夾具還包括拉伸試柱，所述拉伸試柱的一端柱體上 設(shè)置有通孔，用于通過銷釘及相應(yīng)夾具連接試驗(yàn)機(jī)的拉伸夾頭，另一端用于連接被測半球 形殼體鍍層的曲面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測試半球形殼體鍍層結(jié)合強(qiáng)度的裝夾裝置，其特征 在于所述拉伸試柱用于連接被測半球形殼體表面的一端為凸形面，或?yàn)榘夹蚊妗?br> 3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于測試半球形殼體鍍層結(jié)合強(qiáng)度的裝夾裝置，其 特征在于所述拉伸試柱的端面為凸形時(shí)，凸起的弧度與被測半球內(nèi)曲面弧度相同；所述拉 伸試柱的端面為凹形時(shí)，凹下的弧度與被測半球外曲面的弧度相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于測試半球形殼體鍍層結(jié)合強(qiáng)度的裝夾裝置，其特征 在于所述拉伸試柱端面與被測半球面的接觸位置采用粘接劑粘結(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半球殼內(nèi)曲面鍍層測試夾具，其特征在于所述球殼套內(nèi)沿不 同角度的徑向設(shè)置有若干個(gè)定位沉孔，定位沉孔均勻分布在球殼套內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半球殼內(nèi)曲面鍍層測試夾具，其特征在于所述在球殼套下部 沿定位沉孔的兩個(gè)相對方向各設(shè)置有一個(gè)半圓孔，便于放置、取出和調(diào)整被測半球殼在球 殼套中的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半球殼內(nèi)曲面鍍層測試夾具，其特征在于所述固定在球殼套 開口處法蘭的內(nèi)徑小于被測半球殼的直徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半球殼外曲面鍍層測試夾具，其特征在于所述法蘭定位孔的 弧度與被測球殼外球面的弧度相同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半球殼外曲面鍍層測試夾具，其特征在于所述定位法蘭的定 位孔邊緣設(shè)置成均勻分布的四個(gè)花瓣形，防止移動(dòng)球殼時(shí)定位法蘭碰到粘接在球殼曲面鍍 層上的其它拉伸試柱。
【文檔編號(hào)】G01N19/04GK104215575SQ201410466429
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】邱志聰 申請人:四川材料與工藝研究所