[发明专利]一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置

权利要求书

1.一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于：设计了符合特制夹具的复合管内、外壁“十字”键合槽；将试验管坯在内管夹头和外管夹头上进行定位，然后在环形保冷槽中充填超低温介质，并对定位的试验管坯进行喷淋冷却处理；接着启动伺服电机驱动内管夹头、外管夹头旋转，使试验管在界面结合处发生面内剪切变形；最后用高速相机和扭力传感器记录实验管剪切的变形参量，具体包括以下步骤：

第一步S1：在钢-镍复合管上截取一段试验管；

第二步S2：在试验管内、外表面沿轴向分别加工一定深度的键合槽；

第三步S3：将内、外表面切槽的试验管放置在内管夹头和外管夹头上进行定位，使其轴线与内、外夹头轴线重合；

第四步S4：在缸-梁-箱组合体内部的保冷箱中充填超低温介质；

第五步S5：通过喷头喷射超低温介质对复合管端面进行冷却处理，以模拟复合管的超低温服役温度；

第六步S6：冷却完成后打开伺服电机，逐级递加扭转力，驱动内管夹头、外管夹头旋转，使试验管在界面结合处发生面内剪切变形；

第七步S7：通过前段玻璃窗布置的高速相机对复合管面内剪切过程界面变形分离现象进行观察；

第八步S8：记录复合管界面分离时扭力、扭转角、界面位移等参量；

第九步S9：复合管界面旋转分离后，关闭杜瓦瓶和伺服电机，将试验分离后的复合管从夹具中拆卸、取出。

2.根据权利要求1所述一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于，所述复合管界面结合强度测试装置主要包括：试验管、内管夹头、外管夹头、伺服电机、缸-梁-箱组合体、保冷箱、高速相机、扭力传感器、超低温冷却介质等。

3.根据权利要求1和2所述一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于，所述设计了内、外表面带有一定深度键合槽的“凸凹十字型”试验管，能够通过内管夹头、外管夹头分别对内管和外管分别夹持、定位。

4.根据权利要求1和2所述一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于，所述设计了前缸-承重梁-后缸组合结构，将固定内、外管夹头的主承力梁、装液氮的保冷箱和装测试部件的保温缸设计成一体化，能够实现前缸观察测试、梁承重、后缸提供动力以及保温等功能的集成。

5.根据权利要求1和2所述一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于，所述利用冷却箱中环形分布的喷头对试验管以及内、外管夹头模具进行整体冷却，既能避免温度分布不均，又能提高试验管冷却效率。

6.根据权利要求1和2所述一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于，通过两个独立伺服电机分别驱动内、外管的旋转，能够实现复合管的内剪、外剪和内外混合剪，并对复合管内、外层逐级递加扭力在面内剪切力作用下实现复合管界面结合强度的测量。

7.根据权利要求1和2所述一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于，设计了内、外滚动轴承，内、外管夹头旋转定位机构，既能实现复合管内、外旋转剪切变形，又能进行内、外管旋转定位。

8.根据权利要求1和2所述一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于，在前缸设置处透明观察视窗，通过高速相机分别观察和记录试验管端面剪切过程界面处变形规律和参量。

9.根据权利要求1和2所述一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于，该方法和装置不仅可测试双金属复合管，也可测试双层的非金属复合管。

10.根据权利要求1和2所述一种双金属复合管超低温下界面结合强度测试方法与装置，其特征在于，该方法和装置不仅可测试定直径的双金属复合管，也可通过更换不同尺寸的夹头测试变直径的双金属复合管，通用性较强。