[发明专利]一种层状复合板材剪切强度的测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种层状复合材料剪切强度的测试装置及方法，所述装置包括：上模、下模、压盖、冲头载体、冲头、定位销、紧固弹簧、垫片、紧固螺栓。冲头载体、冲头和压盖为椭圆柱体，且冲头载体、冲头和压盖在相同的位置开有两个螺栓孔，以及两个定位销孔，通过定位销、螺栓和紧固弹簧的对齐固定，将冲头载体、冲头和压盖组合为冲模，其中试样置于冲头与压盖之间，冲头边缘为刃口。本发明与已有的层状复合板材剪切强度的装置相比，具有以下优点：试样制备简单，试样的厚度适用范围广泛，可以准确测量不同厚度的抗剪切强度，模具的组装较为方便，同时由于取消了底座，节约了成本与材料。

技术领域

本发明属于层状复合板材力学性能技术领域，即适用于双层金属复合板的剪切强度测试又适用于三层甚至多层金属复合板的剪切强度。

背景技术

衡量层状复合板质量好坏的指标很多，常见的指标有剪切强度、粘结强度、弯曲、剥离强度等，这些指标都能有效地反映层状复合板的界面结合质量。其中，剪切强度能够有效说明层状复合板的界面结合强度高低，同时也便于测量，因此，其使用较为广泛。

剪切强度按公式(1)计算：

式中：τ为剪切强度(MPa)；F为剪切力(N)；S为剪切面积(mm²)，在本权利中指的是两个试样的总的剪切面积。

但是，根据GB/T 6396—2008《复合钢板力学及工艺性能试验方法》中规定的层状复合钢板剪切强度的测试方法和测试装置，对厚度大于10mm的层状复合板可以采用压剪的方式进行测试，对小于等于10mm的层状复合板可以采用拉剪的方式进行测试。同样，ASTM264《Standard Specification for Stainless Chromium-Nickel Steel-Clad Plate》以及YS/T485—2005《烧结双金属材料剪切强度的测试方法》中规定的抗剪强度测试方法和测试装置，与GB/T6396—2008的测试方法和测试装置相同。然而，这两种抗剪强度测试方法和测试装置都存在一定的局限性，压剪的测试方式一般只适合基材相对比较厚的情况，如果基材比较薄时，在压力作用下，基材就会发生弯曲变形，影响测试精度，甚至完全不能测出抗剪强度值，而且测试试样的制备较为麻烦。因此，当复合板厚度比较薄(标准中规定小于等于10mm)时需采用拉剪的方式进行测试，但拉剪的测试方式也只适合覆层相对比较厚的情况，当覆层厚度更薄时，很容易在覆层最薄弱的位置发生颈缩和断裂，形响测试精度，甚至使测试失败，同样较薄复合板材的拉剪样品的制备过程较为困难且繁琐，同时，不管是厚复合板材还是薄的复合板材，根据国标的制备均无法避免微裂纹在界面处的产生，基于这些缺点，许多人提出了不同的改进方案，其中有专利(CN 102654440 A)指出，将试样制备成为长条状，由模具一部分夹持材料A，另一部分夹持材料B，但是该专利未考虑到在剪切过程中试样可能会发生部分的弯曲或压缩或者试样的松动导致测量的不精确，同时由于其冲模的固定螺纹在冲头的中间，使得试样的长度受限，因此，需要研制出一种不仅适用于较薄的复合板，而且还适用于较厚的复合板，同时试样的制备也必须便捷高效且能够避免微裂纹对剪切强度的影响，同时又可以准确评价层状复合板的复合质量的装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：针对上述两种抗剪强度装置都存在一定的局限性，本发明的目的是基于常见的万能实验机提供一种结构简单、制作和维护成本低、压力定向、能够很好实现不同厚度层状复合板材剪切强度的装置。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种层状复合板材剪切强度的测试装置，包括：