[发明专利]一种金属薄板点焊接头冲击性能测试装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术，特别是一种金属薄板点焊接头冲击性能测试装置和方法。

背景技术

金属薄板的点焊连接工艺广泛应用于汽车制造领域，点焊接头的连接强度直接影响汽车车身的安全和使用寿命，是评价汽车安全性能的重要指标。过去，对点焊接头强度的测试主要采用静态方法，即针对各种拉伸剪切、十字拉伸或拉伸剥离等点焊试样，施加准静态拉力，得到点焊接头破坏时的最大承载能力(极限载荷)、对应极限载荷时刻试样的变形量(位移)以及吸收功、焊点的破坏模式(焊核拔出，界面分离)等参数。然而，汽车发生交通事故时通常是在高速行驶中，此时车身构件和连接这些构件的点焊接头受到高速冲击载荷的作用。在冲击载荷条件下，点焊接头的承载能力、变形、吸收功等与静态情况差别很大，因此，用静态测试的结果来评价点焊接头的连接强度存在很大的局限性，不能反映点焊接头的动态性能。为此，需要开展点焊接头动态性能测试和评价的研究。

对金属薄板点焊接头的冲击性能进行评价和研究，需要测出点焊接头在冲击条件下所能承受的极限载荷、极限载荷位移、极限载荷冲击吸收功、总吸收功等参数。为此，需要测量或计算出冲击力随时间变化、位移随时间变化、速度随时间变化、冲击吸收功随时间变化、冲击力随位移变化等曲线。

由于点焊试样在结构上存在不均匀性，即焊点区域材料的微观组织和力学性能与原金属片不同，点焊接头所受冲击载荷的形式存在多样性，如拉伸剪切、正拉伸、拉伸剥离以及复合载荷等，测试加载过程中焊点周围材料发生塑性变形，以及要求冲击载荷的速度和能量变化范围大等原因，导致准确测量和全面评价点焊接头的冲击性能变得十分困难，测试效率低，成本高。此外，由于各种点焊缺陷的存在，以及在点焊试样的制作和安装过程中存在的尺寸、位置误差等原因，进一步导致了测试结果的准确性和重复性差，数据分散性较大等问题。这些不利因素严重阻碍了点焊冲击测试技术的发展和应用。

目前用于材料冲击性能检测的标准摆锤式冲击试验机，一般由底座、试样支座、摆锤、能量分度盘和指针以及取摆机构、安全销等组成，采用带V形缺口的标准试样，尺寸为10×10×55mm。所测量的参数主要是材料的冲击功。由于点焊接头试样的结构特殊性以及对冲击力、位移和极限载荷冲击吸收功等参数测量的特殊要求，使得标准摆锤式冲击试验机无法用于点焊接头冲击性能的测试。

ZL02252726.5号专利文献公开了一种拉伸冲击试验机，包括试验机本体、测量装置、摆锤和试样装夹机构。测量时，将试样的两端分别固定在装夹机构的固定钳口和活动钳口上，由摆锤的单程摆动提供能量，“U”形摆锤头冲击活动钳口，使试样在较高拉伸变形速率下破坏，活动钳口与试样的一部分一起被抛出，测定摆锤消耗能量及试样破坏前后的标距，经校正、计算得到试样的拉伸冲击强度和永久断裂伸长率。因这种拉伸冲击试验机是针对测试塑料的拉伸冲击强度和永久断裂伸长率而设计的，用其测量金属薄板点焊接头，不能测量冲击过程中冲击力和位移等参数。