[发明专利]一种半球形壳体镀层结合强度测试的装夹装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料测试领域，尤其是一种半球形壳体曲面镀层结合强度测试装置。 

背景技术

球形容器通常是由两个半球壳通过焊接形成球体。球形容器具有受力均匀、相同壁厚下承载能力高、相同容积下表面积小、相同压力与容积下重量轻等诸多优点，在航空航天、军事、石油化工等多个领域中被广泛应用。 

由于球形容器经常用于贮存高温、高压、腐蚀、易燃、易爆及有毒有害的各种气体或液体，容器材料的性能难免会受到应力、氧化、腐蚀等多种因素的影响。为保证容器在应用中的安全性与可靠性，需要对容器表面进行防腐、制膜等多种处理提高容器材料的性能。对容器材料表面进行镀铝、镀铬、镀氮化钛、镀铅等是一种常用的对材料表面进行改性处理，提高材料硬度、熔点、耐磨损、耐腐蚀、耐氧化等性能及改善材料表面外观质量的处理方式。 

评定材料镀层与基体金属结合力的方法有很多，但由于测试方法存在诸多困难，故大多为定性分析，定量分析主要用于较为重要的应用场合及试验研究。对材料镀层粘结后进行拉伸剥离，测试镀层与基体金属结合力，是对镀层质量进行定量分析的主要方式。 

球形曲面镀层与基体金属的结合力不同于平面镀层，由于曲率的影响，曲面不同部位镀层与基体金属的结合力可能分布不均，为确保重要应用场合下球形容器工作的安全性与可靠性，需要获得球形容器不同部位镀层与基体金属的结合强度。而对球形壳体表面镀层进行粘结并拉伸测试时，要求镀层粘结面的法向与拉伸试柱的轴向同轴。对于复杂的曲面壳体，现有技术难以满足将其在材料试验机上准确定位并进行测试的技术要求，为此需要获得测试球形曲面镀层与基体金属的结合力的专用定位装置。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术所存在的不足，而提供一种用于半球形壳体内曲面和外曲面镀层结合强度测试的装夹方案。该方案能够满足在材料试验机上对半球壳内曲面和外曲面镀层结合强度进行测试的定位要求。 

本发明采用如下技术方案： 

一种用于测试半球形壳体镀层结合强度的装夹装置，包括半球壳内曲面镀层测试夹具和半球壳外曲面镀层测试夹具：

所述半球壳内曲面镀层测试夹具包括：夹具座、法兰、球壳套、拉伸试柱和定位螺钉。所述夹具座的一端通过销钉固定在材料试验机下夹头上；所述夹具座的另一端设置为与球壳套外球面弧度一致的凹面，沿凹面不同角度的径向设置有均匀分布的螺纹孔；球壳套设置在夹具座的凹形夹持面内，球壳套内设置有与夹具座螺纹孔位置相互对应的定位沉孔；三个定位螺钉一端固定在球壳套的定位沉孔内，另一端旋入夹具座的螺孔内，实现球壳套与夹具座在不同角度的定位连接；法兰通过螺钉固定在球壳套的开口面上，用于实现被测半球壳体在球壳套中的定位。

所述半球外曲面镀层测试夹具包括：支撑组件（球壳支撑件和下法兰焊接成一体）、定位法兰、紧固螺杆、连接螺母和拉伸试柱。所述支撑组件的一端通过销钉固定在材料试验机下夹头上，另一端为与被测半球壳内球面弧度一致的凸形支撑台，用于支撑被测半球形壳体。所述定位法兰用于将被测半球壳体固定在支撑组件上，且固定后支撑组件的顶部位于定位法兰的下部；所述法兰的定位孔（花瓣形孔）与被测半球壳外曲面的弧度相同，通过四个紧固螺杆与支撑组件形成固定连接。 

所述半球内曲面及外曲面镀层测试夹具还包括拉伸试柱，所述拉伸试柱的一端柱体上设置有通孔，用于通过销钉及相应夹具连接试验机的拉伸夹头，另一端用于连接被测半球壳体镀层的曲面。 

在上述技术方案中，所述球壳套内沿不同角度的径向设置有若干个定位沉孔，定位沉孔均匀分布在球壳套内。 

在上述技术方案中，所述固定在球壳套开口处的法兰内径小于被测半球面的直径。

在上述技术方案中，所述拉伸试柱用于连接被测半球面的一端为凸形，或为凹形。

在上述技术方案中，所述拉伸试柱的端面为凸形时，凸起的弧度与被测半球内曲面弧度相同；所述拉伸试柱的端面为凹形时，凹下的弧度与被测半球外曲面的弧度相同。 

在上述技术方案中，所述拉伸试柱的端面与被测半球曲面接触的处采用粘接剂粘结。 

在上述技术方案中，所述粘接剂为高粘接强度的环氧树脂胶。 

在上述技术方案中，所述球壳套与夹具座固定的位置为可变。 

在上述技术方案中，所述法兰定位孔（花瓣形孔）的弧度与被测球壳外球面的弧度相同。