[发明专利]一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具及方法

说明书

技术领域

本发明属于固相焊技术领域，具体来说涉及一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性 能的夹具及方法。

背景技术

摩擦锥塞焊(FTPW)是英国焊接研究所基于传统旋转摩擦焊开发的一种新型固相连 接技术，在海洋平台和海底管道等水下钢结构物修复方面具有独特优势和应用前景。

摩擦锥塞焊的基本原理是采用一种高速旋转的圆锥状塞棒在轴向压力作用下在事先 加工好的盲孔内进行挤压摩擦，由于摩擦热和轴向压力的共同作用，塞棒端部热塑性材 料沉积在盲孔中，最终形成摩擦圆锥塞焊单元孔焊接接头，多个摩擦圆锥塞单元孔的相 互叠加便形成了摩擦叠焊(FrictionStitchWelding-FSW)工艺过程。作为一项固相焊接 技术和修复技术，摩擦叠焊具有很多优点，如环保、焊速快、焊接残余应力和变形小、 焊接设备集成度高、焊接过程易于实现自动化等。

一般而言，摩擦叠焊修复技术只适用于非贯穿的水下管道缺陷，而对于贯穿缺陷则 需要用搭接的方法，具体为用一块盖板将贯穿缺陷完全覆盖，用塞棒将盖板与带缺陷的 基板焊接在一起，从而达到修复贯穿缺陷的目的，但是目前对搭接板摩擦锥塞焊研究相 对较少，为了达到更好的修复效果，需要对塞焊接头的连接强度进行测试，主要是抗拉 强度，需要加工专门的夹具来进行试验。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性 能的夹具及方法，该夹具可对搭接板摩擦锥塞焊接头进行拉伸试验，从而测试搭接板摩 擦锥塞焊接头的抗拉强度。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具，包括：上夹块和下夹块，所述上 夹块的上端和下夹块的下端均用于与拉伸试验机固装；上夹块的下端通过第一螺栓紧固 在搭接板摩擦锥塞焊接头的盖板上面，下夹块的上端通过第二螺栓紧固在搭接板摩擦锥 塞焊接头的基板下面，其中，盖板位于基板的上面，且基板和盖板的平面呈十字交叉。

在上述技术方案中，所述上夹块包括：上夹柄和上底板，上底板位于盖板的上面， 上夹柄垂直固装在上底板上面的中心位置，用于与拉伸试验机固装；所述第一螺栓对称 分布在上夹柄的两侧，其中，第一螺栓的数量为2-4个，第一螺栓穿过上底板和盖板， 并用第一螺母紧固。

在上述技术方案中，所述第一螺母与盖板之间设有垫片，第一螺栓头部与上底板之 间设有垫片。

在上述技术方案中，所述第一螺栓沿盖板长度方向分布。

在上述技术方案中，所述下夹块包括：下夹柄和下底板，下底板位于基板的下面， 下夹柄垂直固装在下底板下面的中心位置，用于与拉伸试验机固装；所述第二螺栓对称 分布在下夹柄的两侧，其中，第二螺栓的数量为2-4个，第二螺栓穿过下底板和基板， 并用第二螺母紧固。

在上述技术方案中，所述第二螺母与基板之间设有垫片，第二螺栓头部与下底板之 间设有垫片。

在上述技术方案中，所述第二螺栓沿基板长度方向分布。

一种用上述夹具测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将盖板覆盖在带贯穿缺陷的基板上面，使基板和盖板的平面呈十字交叉，用 塞棒进行摩擦锥塞焊接，使盖板与带缺陷的基板焊接在一起，焊接后将暴露在盖板外部 的塞棒部分切割掉，并将切割截面打磨平整；

步骤2，用上述夹具紧固搭接板摩擦锥塞焊接头，其中，通过第一螺栓和第一螺母的 配合将上夹块的下端紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的盖板上面，通过第二螺栓和第二螺 母的配合将下夹块的上端紧固在搭接板摩擦锥塞焊接头的基板下面，完成后，将上夹块 的上端和下夹块的下端装卡在拉伸试验机上，进行拉伸试验。

在所述步骤2中，通过第一螺栓和第一螺母的配合将上夹块的上底板紧固在搭接板 摩擦锥塞焊接头的盖板上面，将上夹柄装卡在拉伸试验机上。

在所述步骤2中，通过第二螺栓和第二螺母的配合将下夹块的下底板固装在搭接板 摩擦锥塞焊接头的基板下面，将下夹柄装卡在拉伸试验机上。

相比于现有技术，本发明的夹具能成功的测试搭接板摩擦锥塞焊接头的抗拉性能， 根据拉伸结果能优化焊接工艺及参数，从而提高搭接板摩擦锥塞焊接头的质量。

附图说明

图1为本发明的测试搭接板摩擦锥塞焊接头抗拉性能的夹具的主视图；