[发明专利]异种材料焊接与连接的接头弯曲角智能测量装置与方法

说明书

技术领域：

本发明属于材料力学测试领域，尤其涉及异种材料焊接与连接的接头弯曲角测量装置与方法。

背景技术：

在焊接金属材料力学性能测试及研究中，有一个非常重要的力学性能测试试验——弯曲性能测试试验。通过试验得出弯曲角、抗弯强度、得出相应断裂指标，这在国内外都规定了相应的技术标准。

检索国内外相关文献在欧专局EPO专利检索数据库中有两位日本学者FUKUDA TOSHIHIKO、KUMAGAL MASAKALI对焊接搭接接头弯曲性能进行了研究，但其采用基本都是固定一端的缠绕式弯曲试验方法与装置。在实验中很难直接通过实验得出弯曲角度数，同时也没有能通过弯曲角时时监测试验进展的试验装置与方法。已公开的CN101936855A号专利只是针对异种材料焊接与连接的测试技术进行了研究，没有涉及到弯曲角直接测量以及弯曲角智能控制测试实验问题。另外检索国内核心期刊网，发现很少有文献记载有关异种材料焊接接头弯曲测试这个领域的技术创新，现在基本都采用国际标准中提供的装置进行试验。尤其是关于异种材料焊接接头弯曲性能测试报道的文献，在对美国专利数据库USPTO Patent Full-Text and Image Database、DII数据库，CIPO′S Canadian Patent Database等外国专利数据库及核心期刊检索中，都没有发现关于异种材料焊接接头弯曲性能测试及弯曲角测量方面的文献报道。

现在国内外常用于材料焊接接头弯曲性能测试的方法有三点弯曲试验法，采用三点弯曲装置。该装置主要包括加力头和相对于加力头施力方向所在铅垂面左右对称布置的两个支辊，还有导轨底座三大部分组成。加力头下部的凹槽内安装有圆柱形的压头，所加施力点就在该圆柱面与试件水平切面的交线处，压力头亦位于两个支辊的对称面上。试样放置于两个支辊所形成的水平支承面上，压头位于焊缝中间的正上面，压头下压时始终应保持与焊缝中心线在同一铅垂面上。工程实践中运用此装置测试异种材料焊接接头弯曲试验时，常常会因为在弯曲试验过程中试件滑动，焊缝中心线不能始终与压头在同一铅垂面上，从而导致试验结果无效或者误差很大。

另外当两种母材或焊缝和母材的物理弯曲性能有显著差异时很难在现有条件下用上述方法完成测试试验。鉴此国内外标准中也提到了用缠绕式导向弯曲试验方法，该方法主要是采用对试样一端固定加紧在具有两个平行辊筒的试验装置内，通过半径为R的外辊沿以内辊轴线为中心的圆弧转动，向试样施加集中载荷，使试样缓慢连续的弯曲。

目前国内外普遍采用的测试装置与方法都只能对弯曲性能试件进行测试，而不能直接动态智能测量弯曲角角度；另外现有的万能试验机都是象征性的通过自身位移特性来做电子推算弯曲角，其结果由于受试验机本身机械间隙以及传动系统磨损的干扰原因，准确性大大降低，误差很大，对实验结果带来很大的影响。与此同时前面提到的几种现有的测试装置也不能解决通过使用弯曲角精确控制试验进程保证整个弯曲性能测试实验按预期要求进行的问题；也不能解决使用弯曲角同步半自动化精确控制试验进展的难题。

发明内容：

本发明的目的是设计一种新型的异种材料焊接与连接的接头弯曲角智能测量装置，通过现有的万能力学试验机加载系统，控制及数据输出系统能简便、准确地完成弯曲性能测试实验，实现通过弯曲角测量系统半自动化控制试验。

本发明所用于异种材料焊接与连接的接头弯曲角智能测量装置其组成结构如下：

在该装置的导轨底座上固定有左右对称布置的两支辊，在两支辊的中部设有支辊定位轴，支辊的上端面为圆柱体。

支辊圆柱体通过两个精密重载荷轴承与两支辊连接，轴承外端安装有弯曲角智能测量系统装置。

与此同时圆柱体与两左右对称分布的动态同步固定翼板连接；在两动态同步固定翼板上同时装有试件紧固螺栓，对其承载的焊接接头试件实行动态紧固定位作用，并能使试件焊接接头始终保持跟上部加力头在同一轴心线上；加力头本体下部为滚动压头，试验时压头为主要着力点。

翼板采用硬度高的高强钢制成以保证其在弯曲过程中不变形，从而很好的完成支撑和导向作用，保证测量的准确性。

本发明提出了一种异种材料焊接与连接的接头弯曲角智能测量装置的测试方法，具体方法步骤如下：

1.首先制样：圆形、方形、长方形或多边形横截面焊接接头试样，可搭接或对接，弯曲表面不得有划痕，方形和长方形试样的棱边应锉圆，试样拉伸面棱角应加工成圆角，表面粗糙度不大于0.7；

2.表面处理：试样加工应采用机加工或磨削，避免材料的表面变形硬化或过热；