测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具，包括：上夹块和下夹块，所述上夹块的上端和下夹块的下端均用于与拉伸试验机固装；上夹块的下端通过第一螺栓紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的盖板上面，下夹块的上端通过第二螺栓紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的基板下面，其中，盖板位于基板的上面，且基板和盖板的平面呈十字交叉，运用本实用新型专利技术的夹具能成功的测试搭接板摩擦锥塞焊接头的抗拉性能，根据拉伸结果能优化焊接工艺及参数，从而提高搭接板摩擦锥塞焊接头的质量。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于固相焊
，具体来说涉及一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具。
技术介绍
摩擦锥塞焊(FTPW)是英国焊接研究所基于传统旋转摩擦焊开发的一种新型固相连接技术，在海洋平台和海底管道等水下钢结构物修复方面具有独特优势和应用前景。摩擦锥塞焊的基本原理是采用一种高速旋转的圆锥状塞棒在轴向压力作用下在事先加工好的盲孔内进行挤压摩擦，由于摩擦热和轴向压力的共同作用，塞棒端部热塑性材料沉积在盲孔中，最终形成摩擦圆锥塞焊单元孔焊接接头，多个摩擦圆锥塞单元孔的相互叠加便形成了摩擦叠焊(FrictionStitchWelding-FSW)工艺过程。作为一项固相焊接技术和修复技术，摩擦叠焊具有很多优点，如环保、焊速快、焊接残余应力和变形小、焊接设备集成度高、焊接过程易于实现自动化等。一般而言，摩擦叠焊修复技术只适用于非贯穿的水下管道缺陷，而对于贯穿缺陷则需要用搭接的方法，具体为用一块盖板将贯穿缺陷完全覆盖，用塞棒将盖板与带缺陷的基板焊接在一起，从而达到修复贯穿缺陷的目的，但是目前对搭接板摩擦锥塞焊研究相对较少，为了达到更好的修复效果，需要对塞焊接头的连接强度进行测试，主要是抗拉强度，需要加工专门的夹具来进行试验。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的是提供一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具，该夹具可对搭接板摩擦锥塞焊接头进行拉伸试验，从而测试搭接板摩擦锥塞焊接头的抗拉强度。本技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具，包括：上夹块和下夹块，所述上夹块的上端和下夹块的下端均用于与拉伸试验机固装；上夹块的下端通过第一螺栓紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的盖板上面，下夹块的上端通过第二螺栓紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的基板下面，其中，盖板位于基板的上面，且基板和盖板的平面呈十字交叉。在上述技术方案中，所述上夹块包括：上夹柄和上底板，上底板位于盖板的上面，上夹柄垂直固装在上底板上面的中心位置，用于与拉伸试验机固装；所述第一螺栓对称分布在上夹柄的两侧，其中，第一螺栓的数量为2-4个，第一螺栓穿过上底板和盖板，并用第一螺母紧固。在上述技术方案中，所述第一螺母与盖板之间设有垫片，第一螺栓头部与上底板之间设有垫片。在上述技术方案中，所述第一螺栓沿盖板长度方向分布。在上述技术方案中，所述下夹块包括：下夹柄和下底板，下底板位于基板的下面，下夹柄垂直固装在下底板下面的中心位置，用于与拉伸试验机固装；所述第二螺栓对称分布在下夹柄的两侧，其中，第二螺栓的数量为2-4个，第二螺栓穿过下底板和基板，并用第二螺母紧固。在上述技术方案中，所述第二螺母与基板之间设有垫片，第二螺栓头部与下底板之间设有垫片。在上述技术方案中，所述第二螺栓沿基板长度方向分布。上述夹具测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的方法按照下述步骤进行：步骤1，将盖板覆盖在带贯穿缺陷的基板上面，使基板和盖板的平面呈十字交叉，用塞棒进行摩擦锥塞焊接，使盖板与带缺陷的基板焊接在一起，焊接后将暴露在盖板外部的塞棒部分切割掉，并将切割截面打磨平整；步骤2，用上述夹具紧固搭接板摩擦锥塞焊接头，其中，通过第一螺栓和第一螺母的配合将上夹块的下端紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的盖板上面，通过第二螺栓和第二螺母的配合将下夹块的上端紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的基板下面，完成后，将上夹块的上端和下夹块的下端装卡在拉伸试验机上，进行拉伸试验。在所述步骤2中，通过第一螺栓和第一螺母的配合将上夹块的上底板紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的盖板上面，将上夹柄装卡在拉伸试验机上。在所述步骤2中，通过第二螺栓和第二螺母的配合将下夹块的下底板固装在搭接板摩擦锥塞焊接头的基板下面，将下夹柄装卡在拉伸试验机上。相比于现有技术，本技术的夹具能成功的测试搭接板摩擦锥塞焊接头的抗拉性能，根据拉伸结果能优化焊接工艺及参数，从而提高搭接板摩擦锥塞焊接头的质量。附图说明图1为本技术的测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具的主视图；图2为本技术的测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具的俯视图；图3为搭接板摩擦锥塞焊焊接完成后的示意图；图4为搭接板摩擦锥塞焊焊后将多余的塞棒切除并打磨平整后的示意图；图5为用本技术的夹具紧固搭接板摩擦锥塞焊接头后的结构示意图。其中，1为下夹块，2为第二螺栓，3为上夹块，4为盖板，5为基板，6为第二螺母，7为第一螺母，8为第一螺栓，9为垫片。具体实施方式在本技术的实施例中用于测试的搭接板摩擦锥塞焊接头由天津大学天津市现代连接技术重点实验室开发的国内第一套大功率FHPP/FTPW原理样机系统焊接得到。该系统由焊接主轴、液压泵站以及电控系统三部分组成。样机的主要技术参数均高于目前公开资料中的其他设备，具体为：主轴最高转速8000rpm，最大轴向压力60kN，最大输出扭矩140Nm，设备总功率93kW。在本技术中，通过强度校核确定上夹块和下夹块的材料及具体尺寸；通过强度校核确定第一螺栓和第二螺栓的材料及具体尺寸；质量上采取对上夹块和下夹块尺寸、形位公差的精加工来保证加工质量。本技术的实施例中所涉及的盖板和基板材料为X65管线用钢，其中，盖板尺寸为110mm(长)×50mm(宽)×15mm(高)，基板的尺寸为110mm(长)×50mm(宽)×22mm(高)，选用X65管线用钢作为塞棒材料。下面结合附图和实施例对本技术的测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具进行详细说明。实施例1如图1、2和5所示，一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具，包括：上夹块3和下夹块1，上夹块包括：上夹柄和上底板，上底板位于盖板4的上面，上夹柄垂直固装在上底板上面的中心位置，用于与拉伸试验机固装；沿盖板长度方向分布的2个第一螺栓对称设置在上夹柄的两侧，其中，第一螺栓穿过上底板和盖板，并用第一螺母紧固，每个第一螺栓8用2个第一螺母7紧固，最上方的第一螺母与盖板之间设有垫片，第一螺栓头部的下端与上底板之间设有垫片9，防止在拉伸实验过程中损坏盖板或者上夹块。下夹块包括：下夹柄和下底板，下底板位于基板5的下面，下夹柄垂直固装在下底板下面的中心位置，用于与拉伸试验机固装；2个沿基板长度方向设置的第二螺栓对称分布在下夹柄的两侧，其中，第二螺栓穿过下底板和基板，并用第二螺母6紧固，每个第二螺栓用第二螺母紧固，最上端的第二螺母与基板之间设有垫片，第二螺栓头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具，其特征在于，包括：上夹块和下夹块，所述上夹块的上端和下夹块的下端均用于与拉伸试验机固装；上夹块的下端通过第一螺栓紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的盖板上面，下夹块的上端通过第二螺栓紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的基板下面，其中，盖板位于基板的上面，且基板和盖板的平面呈十字交叉。

【技术特征摘要】
1.一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具，其特征在于，包括：上夹块和
下夹块，所述上夹块的上端和下夹块的下端均用于与拉伸试验机固装；上夹块的下端通
过第一螺栓紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的盖板上面，下夹块的上端通过第二螺栓紧固
在搭接板摩擦锥塞焊接头的基板下面，其中，盖板位于基板的上面，且基板和盖板的平
面呈十字交叉。
2.根据权利要求1所述的测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具，其特征在于，
所述上夹块包括：上夹柄和上底板，上底板位于盖板的上面，上夹柄垂直固装在上底板
上面的中心位置，用于与拉伸试验机固装；所述第一螺栓对称分布在上夹柄的两侧，其
中，第一螺栓的数量为2-4个，第一螺栓穿过上底板和盖板，并用第一螺母紧固。
3.根据权利要求2所述的测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具，其特征在于，
所述第一螺母与盖板之...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩永典，幸杰，贾清松，荆洪阳，徐连勇，吕小青，赵雷，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12