一种组合式激光熔覆层剪切强度测试装置及方法与流程

1.本发明是一种组合式激光熔覆层剪切强度测试装置及方法，主要应用于激光熔覆层剪切强度测试，属于激光熔覆层性能测试领域。
2.

背景技术：

3.激光熔覆技术作为一种新兴的表面改性技术，通过与基体呈现良好的冶金结合来达到表面改性或修复的目的，相比于传统的表面强化手段具有工件变形小、加工精度高、绿色环保等优点，在工程领域已经有着广泛的应用。激光熔覆层与基材的结合强度是评定激光熔覆工艺质量优劣重要指标之一，也是熔覆件性能强化和寿命延长的重要保证，因此检测检测激光熔覆层与基材的结合强度尤为重要。
4.现有的技术方案针对熔覆层进行剪切强度测试，通过对熔覆层施加压力的方法使得熔覆层从基材剥离下来，虽然适用于超强冶金结合的激光熔覆层，但测试对象的前期处理和装夹过程繁琐，且同类型多个测试对象之间容易在加工过程中存在误差和测试过程中存在装夹误差，导致每次测试后的数据的普适性和准确性并不能得到保证。
5.

技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种组合式激光熔覆层剪切强度测试装置及方法，以提高激光熔覆层结合强度检测的准确度和效率，简化操作过程、方便采集数据。
7.为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下。
8.一种组合式激光熔覆层剪切强度测试装置，包括上底座(1)、上底座连接板(2)、调整元件(3)、剪切箱(4)、固定壁(5)、连接壁a(6-1)、连接壁b(6-2)、下底座(7)、剪切壁(8)、剪切刃(8-1)、紧定元件(9)、挡板(10)、连接元件(11)、夹持箱(13)、定位元件(14)、固定元件(15)、调整块(16)；其特征还包括：由不同部件组成的两种组合式夹持装置、组合式剪切筒；所述组合式夹持装置包括：调整元件(3)、剪切箱(4)、紧定元件(9)、挡板(10)、连接元件(11)、夹持箱(13)、调整块（16）；挡板(10)与剪切箱(4)通过连接元件(11)形成可拆卸连接，剪切箱(4)与剪切筒为间隙配合，夹持箱(13)位于剪切箱(4)中与剪切箱(4)内腔为间隙配合，调整块(16)与剪切箱(4)为间隙配合，调整元件(3)和紧定元件(9)与剪切箱(4)壁为可动连接，紧定元件(9)与夹持箱(13)壁为可动连接，紧定元件(9)端面与夹持箱(13)外壁接触，调整元件(3)和紧定元件(9)的端面均与夹持箱(13)外壁紧密接触；所述组合式剪切筒由剪切壁(8)、固定壁(5)、连接壁a(6-1)和连接壁b(6-2)组成，连接壁a(6-1)、连接壁b(6-2)分别与剪切壁(8)和固定壁(5)固定连接；所述组合式夹持装置与组合式剪切筒为间隙配合；上底座连接板(2)与剪切箱(4)和上底座(1)分别固定连接，剪切壁(8)和固定壁
(5)通过固定元件(15)与下底座(7)固定。
9.所述的组合式夹持装置为组合式的嵌套结构，根据不同尺寸范围的测试对象(12)有两种组合方案即组合方案1和组合方案2，对应构成两种组合方案的两种夹持装置；组合方案1为调整元件(3)、剪切箱(4)、挡板(10)、夹持箱(13)、连接元件(11)和紧定元件(9)组成夹持装置；组合方案2为调整元件(3)、剪切箱(4)、挡板(10)、调整块(16)、连接元件(11)和紧定元件(9)组成夹持装置。
10.一种组合式激光熔覆层剪切强度测试方法，其特征在于：根据不同尺寸的测试对象(12)，组合式夹持装置有两种组合方案，分别为组合方案1和组合方案2；两种组合方案可进行嵌套组合，并且针对不同尺寸的测试对象(12)，结合不同的夹持装置组合方案提供了不同的定位和夹紧方案以及不同的测试方法；所述组合方案1的测试：将测试对象(12)放置于夹持箱(13)中，测试对象(12)紧靠夹持箱(13)内壁进行定位，与夹持箱(13)壁配合的紧定元件(9)对测试对象(12)进行水平方向与竖直方向的夹紧，再将装有测试对象(12)的夹持箱(13)放置在剪切箱(4)中，将挡板(10)与剪切箱(4)采用连接元件(11)进行连接，夹持箱(13)紧挨挡板(10)进行水平方向定位，与剪切箱(4)配合的调整元件(3)与紧定元件(9)分别对夹持箱(13)进行水平方向与竖直方向的夹紧；所述组合方案2的测试：测试对象(12)直接放置在剪切箱(4)中，将挡板(10)与剪切箱(4)采用连接元件(11)进行连接，测试对象(12)紧靠挡板(10)进行水平方向定位，通过调节与剪切箱(4)配合的调整元件(3)来推动调整块(16)对测试对象(12)进行水平方向的夹紧，调节与剪切箱(4)配合的紧定元件(9)对测试对象(12)进行竖直方向的夹紧。
11.针对不同尺寸的所述测试对象(12)，将测试对象(12)表面的熔覆层(12-1)加工成不同形状，在装夹后的测试过程中对不同形状的熔覆层(12-1)进行一次剪切测试或连续多次剪切测试。在剪切试验过程中，剪切箱(4)通过上底座连接板(2)、上底座(1)等连接部件与加载装置组成刚性连接，通过控制加载装置实现剪切箱(4)的上下往复运动。夹持箱(13)与剪切箱(4)为间隙配合，剪切箱(4)与剪切筒为间隙配合，剪切壁(8)上的剪切刃(8-1)与剪切箱(4)为间隙配合，实验过程中将施加于夹具箱体上的压力转化为剪切刃(8-1)施加在熔覆层(12-1)上的剪切力。
12.本发明具有有益效果。本发明测试装置通过将加载装置施加于剪切箱的压力转化为剪切刃施加于激光熔覆层上的压力，从而使熔覆层在与基材的结合面处受到剪切力而与基材剥离开来，以此来实现对激光熔覆层结合强度的检测，且针对不同尺寸的测试对象，设计不同结构的夹持装置组合方案和对应测试方法，通过一次测试对象装夹，可以完成一次或者连续多次剪切强度测试，避免同一种测试对象之间的加工误差和装夹误差带来的测试数据误差，在提高测试效率的同时，保证了激光熔覆层剪切强度测试数据的准确性、统一性和适用性。
附图说明
13.图1是本发明测试装置的整体结构示意图。
14.图2是本发明夹持装置组合方案1的装配及测试对象装夹示意图。
15.图3是本发明夹持装置组合方案2的装配及测试对象装夹示意图。
16.图4是本发明尺寸类型1的测试对象示例图。
17.图5是本发明尺寸类型2的测试对象示例图。
18.图中：1.上底座，2.上底座连接板，3.调整元件，4.剪切箱，5.固定壁，6-1.连接壁a，6-2.连接壁b，7.下底座，8.剪切壁，8-1.剪切刃，9.紧定元件，10.挡板，11.连接元件，12.测试对象，12-1.熔覆层，13.夹持箱，14.定位元件，15.固定元件，16.调整块。
19.具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
21.如图1所示，本发明中所述激光熔覆层结合强度测试装置主体部分外形呈长方体，主要由上底座1、上底座连接板2和下底座7等连接过渡部件、夹持装置、剪切筒、定位元件14和固定元件15组成，上底座1与上底座连接板2通过固定元件15连接后再与加载装置相联接，剪切箱4顶部通过固定元件15与上底座连接板2相连，剪切筒由连接壁a6-1、连接壁b6-2、固定壁5和剪切壁8通过固定元件15连接组成，整体固定于下底座7上。夹持装置根据所夹持测试对象12的不同尺寸分为两种不同的结构，夹持装置侧壁均与剪切筒间隙配合。在激光熔覆层剪切强度测试过程中，测试对象12随着夹持装置逐步深入剪切筒，完成整个熔覆层12-1的剪切测试过程。
22.从图2、图3、图4、图5中可以看出，针对两种尺寸不同的测试对象，夹持装置分别由不同部件组合而成，测试对象12的熔覆层12-1形状和测试方法也有不同。下面分别结合图2和图4、图3和图5两个实施例加以说明。
23.实施例1如图2所示，针对尺寸类型1的测试对象12，由调整元件3、剪切箱4、夹持箱13、挡板10、连接元件11和紧定元件9组成夹持装置，将测试对象12放置于夹持箱13中，测试对象12通过夹持箱13内后壁进行水平定位，两枚紧定元件9与夹持箱13壁为可动配合，紧定元件9端面均与测试对象12表面接触，分别对测试对象12进行水平方向与竖直方向的夹紧。然后将装有测试对象12的夹持箱13放置在剪切箱4中，将挡板10与剪切箱4通过连接元件11进行连接，夹持箱13紧挨挡板10进行水平定位，调整元件3和紧定元件9与剪切箱4壁均为可动配合，端面均与夹持箱13外壁接触，分别对夹持箱13进行水平方向与竖直方向的夹紧。测试对象12与夹持箱13之间为间隙配合，夹持箱13与剪切箱4之间为间隙配合。尺寸类型1的测试对象12的熔覆层12-1形状如图4所示，每个测试对象只进行一次熔覆层12-1的剪切测试。
24.实施例2如图3所示，针对尺寸类型2的测试对象12，夹持装置则由调整元件3、剪切箱4、紧定元件9、挡板10、连接元件11和调整块16组成，测试对象12直接放置在剪切箱4中，将挡板10与剪切箱4通过连接元件11进行连接，测试对象12紧靠挡板10进行水平定位，分别通过调节与剪切箱4配合的调整元件3来推动调整块16对测试对象12进行水平方向的夹紧，调节与剪切箱4配合的紧定元件9对测试对象12进行竖直方向的夹紧。尺寸类型2的测试对象12的熔覆层12-1被加工成多个部分，如图5所示，通过一次测试对象12装夹，在测试对象12持续向下运动的过程中完成对熔覆层12-1的连续多次剪切强度测试。
25.本发明的工作过程如下。
26.过程一：将剪切箱4与上底座连接板2连接，上底座连接板2再与上底座1连接。
27.过程二：测试对象12的装夹2.1 对于图4所示尺寸类型1的测试对象12，测试对象12的装夹参照图2将测试对象12装入夹持箱13中，并通过紧定元件9夹紧；将装夹有测试对象12的夹持箱13放置在剪切箱4中；将挡板10与剪切箱4通过连接元件11相连接；通过调节调整元件3和紧定元件9将装夹有测试对象12的夹持箱13夹紧。
28.2.2 对于图5所示尺寸类型2的测试对象12，测试对象12的装夹参照图5将调整块16和测试对象12先后装入剪切箱4；将挡板10与剪切箱4通过连接元件11相连；通过调节调整元件3和紧定元件9将测试对象12夹紧。
29.过程三：将连接壁a 6-1、连接壁b 6-2安装在下底座7上，然后将固定壁5、剪切壁8与连接壁a 6-1、连接壁b 6-2相连接，组合成剪切筒。
30.过程四：分别将上底座1与下底座7安装于加载装置上并固定。
31.过程五：控制上底座1带动测试对象12向下运动，完成熔覆层12-1的剪切。
32.过程六：抬升上底座1，卸下挡板10，更换测试对象12：6.1 对于尺寸类型1的测试对象12：将夹持箱13取出，松开与夹持箱13配合的紧定元件9，更换测试对象12，再按照上述“2.1”步骤进行测试对象12的装夹。
33.6.2 对于尺寸类型2的测试对象12：更换测试对象12，再按照上述“2.2”步骤进行测试对象12的装夹。
34.过程七：继续进行熔覆层剪切强度测试。