[发明专利]一种钎焊接头断裂韧性测试装置

说明书

技术领域

一种钎焊接头断裂韧性测试装置，属于力学性能测试技术领域。

背景技术

板翅式换热器因其具有结构紧凑、换热效率高的优点而被广泛应用于石油化工、航空航天、核动力等行业。板翅式换热器的翅片与隔板一般通过真空钎焊工艺连接，因此在板翅结构中含有大量的钎焊接头，钎焊接头是板翅结构最薄弱的地方，板翅结构的失效往往最先起裂于钎缝边缘处，在钎缝处的微裂纹、空洞等缺陷是钎焊接头失效的主要诱导因素。在含钎焊接头结构中，各类缺陷一旦发生，钎焊接头就会发生裂纹扩展直至构件断裂。因此，准确的测量钎焊接头断裂韧性对科学的建立含钎焊接头结构断裂失效准则显得尤为重要。

目前对于钎焊接头的力学性能测试还尚未形成统一的标准，较常见的钎焊接头力学性能测试试样有搭接接头和T型拉伸接头，未有针对钎焊接头的断裂力学性能测试试样。现有常用的断裂韧性标准有紧凑拉伸试样、三点弯曲试样、C形拉伸试样和圆形紧凑拉伸试样，这些试样标准主要应用于均质材料，将其应用于钎焊接头的断裂韧性测试有待进一步研究。三点弯曲试样简单，易于加工，但是其安装精度难以达到，加载线难以保证。紧凑拉伸试样要求有专门的夹具，对夹具加工精度要求很高。而C形拉伸试样和圆形紧凑拉伸试样分别适用于管材和棒材的实验，不适合钎焊接头结构。我们在选用断裂韧性测试试样时，应考虑试样在实际结构中的取向以反映材料的各向异性和构件的真实工作状态。对于钎焊接头而言，断裂往往在钎缝处发生脆性撕裂，裂纹沿钎缝扩展。针对目前国内尚未形成针对钎焊接头断裂韧性测试的测试标准，现存的均质材料断裂韧性测试装置复杂、稳定性差、测试精度不高、难以形成统一的测试标准，因此有待于发展一种针对钎焊接头的断裂韧性测试装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、操作方便、数据测量精度高、装置稳定性好且易于形成统一标准的钎焊接头断裂韧性测试装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该钎焊接头断裂韧性测试装置，其特征在于：包括支撑座、加载装置和数据采集系统，支撑座的上侧设有一圆形凸台，圆形凸台的轴线水平设置，试样包括两个母材，两个母材相邻竖直边的下部通过钎焊连接，试样在钎缝下端开设有一个与圆形凸台相配合的弧形凹槽，试样通过弧形凹槽转动设置在圆形凸台上，加载装置包括一个楔形压头，楔形压头设置在钎缝上方的两个母材之间，两个母材之间还连接有测量试样张开位移量的位移测量机构，加载装置连接有载荷传感器，载荷传感器和位移测量机构均连接至数据采集系统。加载装置向下施加载荷，并产生使钎缝开裂的水平分力，试样通过弧形凹槽转动设置在圆形凸台上，楔形压头永远垂直于试样加载，保证了加载线与钎缝平行，提高了载荷数据的可靠性。装置稳定、可靠，且易于形成统一的钎焊接头断裂韧性测试标准。

优选的，在钎缝上方的两个母材之间还开设有一个圆形缺口，在圆形缺口的上侧开设有平行坡口，楔形压头设置在平行坡口的上侧。圆形缺口可以防止发生应力集中，提高测试准确率。

优选的，所述平行坡口的宽度为试样横向长度的0.02～0.1倍，如果平行坡口的宽度太小不利于装夹引伸计弹簧片，如果平行坡口的宽度太大，则对试样要求过大，浪费材料。圆形缺口的半径为平行坡口宽度的1.5～2.0倍，如果圆形缺口的半径太小，则对试样缺口张开位移测量的准确性造成影响，如果圆形缺口的半径太大，则会影响裂纹扩展速率。

优选的，在所述平行坡口上端设有V形坡口，楔形压头下端位于V形坡口内，加载装置还包括压杆，楔形压头固定在压杆下端，载荷传感器与压杆连接。楔形压头缓慢向下压入，通过力的传递作用，压杆上的力传递到试样两端，由于楔形压头永远垂直于试样加载，所以压头分配在V形坡口两端面的受力大小一致，保证作用在试样水平方向上的力与试样钎缝垂直，确保了钎焊接头裂纹扩展的外界无干扰性。

优选的，在所述钎缝正上方的两个母材之间开设有V形坡口，楔形压头下端位于V形坡口内。楔形压头缓慢向下压入，通过力的传递作用，压杆上的力传递到试样两端，由于楔形压头永远垂直于试样加载，所以压头分配在V形坡口两端面的受力大小一致，保证作用在试样水平方向上的力与试样钎缝垂直，确保了钎焊接头裂纹扩展的外界无干扰性。