[发明专利]一种测量焊点正向拉伸强度的方法及夹具

说明书

技术领域

本发明属于焊接测试技术领域，特别涉及到一种测量焊点正向拉伸强度的方法及夹具。

背景技术

点焊具有质量轻、静强度高、可靠性好、性能稳定和易于实现自动化等优点，已被现代汽车车身普遍采用为结构连接方法，一般来说，90％以上的轿车车身的焊接点都会采用点焊。车身焊点失效主要由于综合力的作用从而导致焊点开裂，因此为保证车身结构安全可靠，考虑焊点能够承受的极值力成为目前研究的重点。

目前点焊拉伸试验方法的研究比较少，美国在2001年申请的“焊点结构分析方法”(申请号：US6186011 B1)专利中将试验的板材切割成一定形状，再经冲压模具将其形状冲成或折弯成方盒状，然后在其翻起的立边拐角处采用熔化焊进行焊接，并将每一对盒状试样的底面中心点焊到一起，然后将加工好的夹具插入方盒中用紧固螺栓拧紧，最后将试样放到拉伸试验机上进行拉伸，直至试样点焊处断裂为止。该方法基本能克服焊点所在拉伸表面的变形不是均匀变形的缺陷，但该方法有个很明显的缺陷：它主要是针对强度较低、成型性较好的材料，也就是说该专利中试验板材方盒形状是通过冲压实现的，这个需要成型性较好的材料才能实现。但目前汽车已经普遍采用高强度钢及超高强度的钢来实现轻量化的目的，这些材料的成型性较差，需通过特殊处理才能实现成型。如果直接冲压将无法实现方盒形状，会给试验带来极大地困难，试验费用也会大大提高。目前急需对当前的试验方法进行改进性探索和研究，以减少对材料本身成型性对试验的影响。

发明内容

本发明的第一个目的是提出一种不受材料本身成型性限制，能够准确地测量焊点正向拉伸强度的方法。

本发明的测量焊点正向拉伸强度的方法包括如下步骤：

A：分别在两块试验板材上钻出位置及大小均相同的通孔，其中每块试验板材上的通孔均匀地分布于一个圆周上，所述通孔包括孔径较大的第一通孔和孔径较小的第二通孔，第一通孔和第二通孔的数目相等并间隔排列；

B：制作两个夹具，所述的夹具具有与试验台拉伸端连接的夹持端和与试验板材连接的安装面，其中安装面上钻有与试验板材位置和大小均一致的通孔；

C：将两块试验板材叠放在一起，并使其中一块试验板材的第一通孔和另一块试验板材的第二通孔保持同心，然后将两块试验板材进行点焊焊接，焊点在第一通孔和第二通孔所在圆周的圆心处；

D：利用螺栓及螺母分别将同侧的夹具及试验板材固定在一起；

E：分别将两个夹具的夹持端固定于拉伸试验机的两个拉伸端上，然后以一定的拉伸速度缓慢加载，拉伸至试验板材的焊点处断裂为止，记录试验数据并进行拉伸载荷——位移曲线分析。

在上述测量方法中，无须对试验板材进行冲压，只需要在试验板材上钻孔即可实现板材与夹具的固定，从而进行拉伸试验，因此不受材料本身成型性限制。第一通孔和第二通孔的数目相等并间隔排列可以使试验板材在拉伸时所受的拉力相同并均匀。

在D步骤中将试验板材与夹具固定时，螺栓及螺母的安装有两种方式：1、螺栓依次穿过夹具安装面的孔径较大的通孔、试验板材的第一通孔和第二通孔、夹具安装面的孔径较小的通孔，然后将螺母与螺栓固定，此时螺栓的螺栓帽的直径小于第一通孔的孔径，螺栓帽和螺母的直径大于第二通孔的孔径；2、将螺母放置于试验板材的第一通孔中，然后将螺栓依次穿过夹具安装面的孔径较小的通孔、试验板材的第二通孔和第一通孔，然后将螺母与螺栓固定，此时螺母的直径小于第一通孔的孔径，螺栓帽和螺母的直径大于第二通孔的孔径。

所述两块试验板材最好为大小相同的圆形，以保证在拉伸过程中试验板材能够均匀变形。

所述A步骤中，最好首先将两块试验板材叠放在一起，然后再进行钻孔，因为两块试验板材的通孔位置及大小均相同，因此这样钻孔有利于提高速度。

所述试验板材要求平整且厚度均匀，以确保试验的准确性。

本发明的第二个目的是提出上述测量焊点正向拉伸强度的方法中所应用的夹具，该夹具具有安装面和夹持端，关键在于所述夹具的安装面上钻有位于同一个圆周上的多个通孔，所述通孔包括孔径较大的大通孔和孔径较小的小通孔，大通孔和小通孔的数目相等并间隔排列。

上述夹具的夹持端的中心在夹具安装面上的投影与安装面上的通孔所在圆周的圆心重合，以保证试验板材的焊点位置和夹具的中心在同一条直线上。

上述夹具的夹持端带有螺纹或防滑花纹，以利于夹具的夹持端与拉伸试验机的拉伸端固定。