一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于測試半球形殼體鍍層結(jié)合強度的裝夾裝置。進行半球形殼體內(nèi)曲面和外曲面鍍層結(jié)合強度測試，包括半球內(nèi)曲面和半球外曲面鍍層結(jié)合強度的測試夾具兩部分。本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)在材料試驗機上難以將球形殼體準確定位，并測試其任意位置內(nèi)、外曲面鍍層結(jié)合強度的具體問題，保證了半球殼內(nèi)、外曲面鍍層結(jié)合強度的測試精度；夾具具有設(shè)計新穎、簡單實用、加工方便，應(yīng)用可靠的特點。
【專利說明】一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及材料測試領(lǐng)域，尤其是一種半球形殼體曲面鍍層結(jié)合強度測試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]球形容器通常是由兩個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，在航空航天、軍事、石油化工等多個領(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。對容器材料表面進行鍍鋁、鍍鉻、鍍氮化鈦、鍍鉛等是一種常用的對材料表面進行改性處理，提高材料硬度、熔點、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)用場合及試驗研宄。對材料鍍層粘結(jié)后進行拉伸剝離，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)合強度。而對球形殼體表面鍍層進行粘結(jié)并拉伸測試時，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機上準確定位并進行測試的技術(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。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的是針對現(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)合強度測試的裝夾方案。該方案能夠滿足在材料試驗機上對半球殼內(nèi)曲面和外曲面鍍層結(jié)合強度進行測試的定位要求。
[0007]本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]—種用于測試半球形殼體鍍層結(jié)合強度的裝夾裝置，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:
[0009]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機下夾頭上；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，用于實現(xiàn)被測半球殼體在球殼套中的定位。
[0010]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機下夾頭上，另一端為與被測半球殼內(nèi)球面弧度一致的凸形支撐臺，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，通過四個緊固螺桿與支撐組件形成固定連接。
[0011]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)夾具連接試驗機的拉伸夾頭，另一端用于連接被測半球殼體鍍層的曲面。
[0012]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)置有若干個定位沉孔，定位沉孔均勾分布在球殼套內(nèi)。
[0013]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。
[0014]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，或為凹形。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述拉伸試柱的端面為凸形時，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，凹下的弧度與被測半球外曲面的弧度相同。
[0016]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)。
[0017]在上述技術(shù)方案中，所述粘接劑為高粘接強度的環(huán)氧樹脂膠。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]半球內(nèi)曲面鍍層結(jié)合強度測試時，將夾具座底部的圓柱端插入材料試驗機下夾頭底座的插孔，通過圓柱銷將夾具座與材料試驗機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。試驗時移動材料試驗機橫梁，通過圓柱銷及相應(yīng)夾頭使拉伸試柱與材料試驗機上夾頭形成連接，此時即可進行半球內(nèi)曲面鍍層結(jié)合強度的測試。
[0021]半球外曲面鍍層測試時，將支撐組件底部的圓柱端插入材料試驗機下夾頭底座的插孔，通過圓柱銷將支撐組件與材料試驗機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。試驗時，移動材料試驗機橫梁，通過圓柱銷及相應(yīng)夾頭使拉伸試柱與材料試驗機上夾頭形成連接，此時即可進行半球外曲面鍍層結(jié)合強度的測試。
[0022]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是:上述試驗中由于采用圓柱銷實現(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)合強度，圓柱銷可以自動調(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、方便實用、可以將半球殼內(nèi)、外曲面以任意角度固定在材料試驗機上，該實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有明顯的特點和進步，實施效果顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0024]本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0025]圖1是半球形殼體內(nèi)曲面鍍層結(jié)合強度測試的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是半球形殼體外曲面鍍層結(jié)合強度測試的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是殼體套外形示意圖；
[0028]圖4是外曲面法蘭示意圖。
[0029]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。

【具體實施方式】
[0030]現(xiàn)結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0031]圖1是半球殼內(nèi)曲面鍍層結(jié)合強度的測試夾具。測試時首先固定夾具座，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機的下夾頭上。按照被測球殼鍍層結(jié)合強度的測試部位，用高粘接強度的環(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。移動材料試驗機橫梁，通過圓柱銷及相應(yīng)夾頭使拉伸試柱與材料試驗機上夾頭形成連接，此時即可進行半球殼內(nèi)曲面鍍層結(jié)合強度的測試。
[0032]圖2是半球殼外曲面鍍層結(jié)合強度的測試夾具，測試時首先固定支撐組件，支撐組件底部的圓柱端設(shè)置有銷釘孔，測試時將支撐組件底部的圓柱端插入材料試驗機下夾頭底座的插孔中，通過圓柱銷將支撐組件與材料試驗機下夾頭底座連接在一起。按照被測球殼鍍層結(jié)合強度的測試部位，用高粘接強度的環(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，移動材料試驗機橫梁，通過圓柱銷及相應(yīng)夾頭使拉伸試柱與材料試驗機上夾頭形成連接，此時即可進行半球外曲面鍍層結(jié)合強度的測試。
[0033]以上進行半球殼內(nèi)曲面及外曲面鍍層結(jié)合強度測試時，根據(jù)需要測試曲面鍍層結(jié)合強度的位置，可以在被測球殼鍍層上粘接若干個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)合強度的測試。
[0034]本實用新型并不局限于前述的【具體實施方式】。本實用新型擴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入口 ο
【權(quán)利要求】
1.一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置，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機下夾頭上；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機下夾頭上，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，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)夾具連接試驗機的拉伸夾頭，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所述的一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置，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，或為凹形面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置，其特征在于所述拉伸試柱的端面為凸形時，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，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3所述的一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置，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所述的一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置，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所述的一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置，其特征在于所述在球殼套下部沿定位沉孔的兩個相對方向各設(shè)置有一個半圓孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置，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所述的一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置，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所述的一種半球形殼體鍍層結(jié)合強度測試的裝夾裝置，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開口通孔。
【文檔編號】G01N19/04GK204188509SQ201420526443
【公開日】2015年3月4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