压铸铝与高强度钢自冲铆接成形质量与力学性能的研究

通过铆接接头截面组织分析和剪切、剥离以及十字拉伸试验，对JDA1b和HC340/590DP(JDA)、AlSi10MnMg-T7和HC340/590DP(ALSI)两种压铸铝和高强度钢自冲铆接的成形质量、力学性能以及失效形式进行了研究。结果表明：与JDA组铆接接头相比，ALSI组铆接接头的切底量较小、成形质量较差，随着下层板厚度的增加，两组铆接接头成形质量均有所下降。ALSI组铆接接头相较于JDA组铆接接头，力学性能和能量吸收较弱。随着下层板厚度的增加，在剪切工况和剥离工况中，两组铆接接头的峰值载荷以及能量吸收值均随之减小，而在十字拉伸工况中，两组铆接接头的峰值载荷以及能量吸收值均随之增加，其中ALSI组铆接接头的峰值载荷以及能量吸收值变化更为明显。两组铆接接头的失效形式主要为下层板与铆钉分离，仅有JDA组中下层板厚度为2.0 mm的十字拉伸试样出现了上层板断裂现象。     

压铸铝材料稳定性对自冲铆接接头成形质量和力学性能影响

研究了两个批次的AlSi10MnMg铸铝合金中合金成分波动以及不同热处理对自冲铆接接头成形质量和力学性能的影响，共制作了8种HC340/590DP钢和AlSi10MnMg铸铝合金的钢-铝接头。结果表明：第1批材料的Si含量高于第2批，导致抗拉强度偏高，伸长率偏低。第1批材料的接头剖面参数中的底切值低于第2批材料。两批材料的接头剪切失效模式一致，剥离和交叉拉伸的失效模式不同。由于第1批材料的抗拉强度高于第2批，第1批材料的接头剪切峰值力均高于第2批，但由于材料伸长率低，能量吸收低于第2批。在剥离和交叉拉伸试验中，第2批材料的接头峰值力和能量吸收均优于第1批材料。热处理能够改善自冲铆接接头的成形质量和力学性能。     

多层钢-铝板材搭接形式对铆接件的剪切力学性能的影响

使用HC340/590DP先进高强度钢和JDA1b铸铝材料组合制备自冲铆接接头,采用不同的搭接形式对自冲铆接接头进行实验,以探究其力学性能与搭接方式的关系。通过接头剖面金相评价了接头质量,使用静态力学拉伸探究了接头的强度、失效形式,并通过对载荷-位移曲线进行积分得出各类型接头的能量吸收特性。实验结果表明,伸长率为11%以上的JDA1b铸铝作为底层板材可以为接头的有效成形提供保障;3种不同搭接形式的接头平均失效载荷为■;接头能量吸收值为■。以接头失效载荷及能量吸收等力学响应作为工程结构应用指标,在受外部载荷或脱落力影响明显的结构中推荐使用S₃搭接组合形式;在受疲劳振动影响明显的部件中推荐使用较高能量吸收值的S₂搭接组合形式。     

钢-钢-铝三层板自冲铆接成形质量及力学性能研究

研究了高强度钢(HC420/780DP)-高强度钢(HC340/590DP)-压铸铝合金(JDA1b和Al Si10MnMg-T7) 3层板预开孔自冲铆接的可行性,并评估了钢板厚度及下层板材料对接头成形质量的影响。通过剪切和十字拉伸试验分析了接头的力学性能,并观察了其失效形式。结果表明:使用上层板预开孔方法能够实现三层板间的自冲铆接;接头切底量随着上层板和中层板厚度的增加而降低,并且中层板厚度对接头切底量的影响更为明显;相比JDA1b压铸铝合金,下层板材料为Al Si10MnMgT7压铸铝合金的接头的切底量更大;接头峰值载荷及能量吸收均随着接头切底量的降低而降低;剪切接头和十字拉伸接头的失效模式均为铆钉与下层板脱离;铝材断裂失效分为脆性断裂和韧性断裂。     

电磁无铆钉铆接工艺及钢—铝接头力学性能研究北大核心CSCD

以AA5052铝合金薄板和DC52D+ZF高强钢薄板为研究对象,探究了不同放电能量下,电磁无铆钉铆接接头的镦头成形、微观形貌和力学性能。结果发现:放电能量值过小,会导致铆钉变形不足,难以形成良好的互锁结构;放电能量值过大,则会导致上板材材料流动过于充分,进而在颈部区域出现微裂纹甚至发生断裂。此外,电磁无铆钉铆接接头的平均互锁值Tu较常规液压无铆钉铆接接头高46.6%。硬度测量结果表明,电磁无铆钉铆接接头中心区域的硬度略高一些。剪切性能测试结果表明,电磁无铆钉铆接接头的剪切性能略高于常规液压无铆钉铆接接头。与常规液压无铆钉铆接接头对比,电磁无铆钉铆接接头在截面互锁程度、显微硬度及剪切性能方面均具有一定的优势。     

铝钛异种薄板冷连接工艺及力学性能研究北大核心CSCD

采用5A06铝合金和TA1钛合金薄板进行自冲铆接、拉铆连接和无铆连接,并进行拉伸试验分析接头的力学性能差异。结果表明:自冲铆接头的整体力学性能最优,拉铆接头次之;搭接顺序对自冲铆接头无明显影响;当5A06铝合金板作为上板时,拉铆接头的静力学性能较好,当TA1钛合金板为上板时,无铆接头的静力学性能较好。自冲铆接头的失效形式主要为铝板拉断且断口处有大量韧窝;拉铆接头的失效形式与薄板搭接顺序有关,铝-钛搭接时接头的失效形式为铝板拉断,钛-铝搭接时接头的失效形式为铝板拉脱;无铆接头的失效形式较为统一,均为颈部断裂失效。     

结构胶对钢铝自冲铆接接头力学性能的影响

为研究结构胶对钢铝自冲铆接静力学性能的影响,制作了具有自冲铆接、胶接和胶铆复合3种连接方式,且搭接距离分别为15、20、25、30和35 mm的接头,进行拉伸试验和失效形式分析.结果表明:对比自冲铆接接头和胶接接头,胶铆复合接头铆钉成形质量优于铆接接头,胶铆复合接头胶层厚度小于胶接接头.在相同搭接距离下,胶铆复合接头的...     

粘接剂对铝合金自冲铆接头力学性能的影响

制备了5052铝合金和8090铝锂合金的同质单搭自冲铆接头和同质单搭粘接-自冲铆复合接头。通过静力学试验获得各组接头的静失效载荷,并计算了各组接头的能量吸收值。分析了各组接头的成形质量及宏观失效机理。结果表明:粘接剂(3MDP100)使5052铝合金自冲铆接头静失效载荷增加了2.30%,使8090铝锂合金自冲铆接头静失效载荷降低了5.37%;粘接剂的使用对接头成形质量影响较大,其相对降低了自冲铆接头的能量吸收值;5052铝合金自冲铆接头的失效模式为下板与铆钉分离;8090铝锂合金自冲铆接头的失效模式为下板与铆钉分离,上板靠近铆钉附近地方发生轻微撕裂且下板出现脱层现象;两种复合接头的失效模式均为下板与铆钉分离以及基板与胶层粘接界面的次价键被破坏。     

板料组合方式对铝/钢异种金属板自冲铆接头性能的影响

采用数值模拟与试验研究相结合的方法,研究了在铝/钢异种金属板自冲铆接中不同的板料组合方式下材料受力及变形情况,并通过拉伸-剪切试验测试了铆接接头性能。研究结果表明:数值模拟中铆钉腿尾部及与之相接触的下板区域应力应变较大,更容易发生失效;在板料放置顺序上,厚板应作为下连接板以获得较佳的结构特征参数,数值模拟与工艺试验的成形接头结构特征参数基本一致;采用接头特征参数评价自冲铆接性能是可行的,接头自锁强度与自锁量和底部剩余厚度成正相关,接头自锁量和底部剩余厚度越大,其自锁强度越高;在足够高的自锁强度下,适当增大板料厚度可提升成形接头的拉剪性能。     

铝-钢堆焊-搅拌摩擦复合焊接头特性分析

针对铝-钢异种金属焊接缺陷多、效率低等问题,提出一种堆焊-搅拌摩擦复合焊接方法,即采用旁路分流电弧焊先在钢板上堆敷铝合金,再采用搅拌摩擦焊进行铝合金堆敷层和铝合金母材的搭接焊,得到在铝-铝界面呈现典型搅拌摩擦焊“洋葱圆环”状结合的铝-铝-钢复合过渡接头. 针对典型焊缝进行铝-钢异种金属接头的组织结构分析.结果表明,搅拌摩擦焊可以有效消除铝合金堆敷层中存在的气孔等缺陷,并实现金属界面层的减薄. 对铝钢结合界面进行EDS扫描,在堆敷铝合金侧可以观察到呈树枝状的Fe相扩散和呈网状的不均匀Si相扩散,结合XRD(X-ray diffraction)分析其主要成分为Al₅Fe₂Zn_0.4和Al₇Fe₃Si_0.3. 对接头试样进行拉伸试验,拉伸接头断裂在铝合金母材处,达到铝合金母材强度的100%,符合接头应用的力学指标.     

汽车用钢铝异种材料的自冲铆接工艺智能优化

为了提高钢铝异种材料的铆接强度和平整度,提出了神经网络与启发式算法相结合的工艺优化方法.分析了自冲铆接工艺流程,确定了铆接接头质量参数和影响接头质量的工艺参数.设计了铆接实验,采用单隐藏层神经网络对质量参数与工艺参数间的非线性关系进行拟合.经过分析,拟合误差符合正态曲线分布,且误差均值接近于0,误差标准差极小,说明单隐...     

预成角对单搭自冲铆接头强度及能量吸收的影响

通过试验方法研究了预成角对5052铝合金单搭自冲铆接头强度和抗冲击性能的影响.对不同预成角自冲铆接头进行力学性能测试,并用数理统计方法检验试验数据的有效性.从自冲铆成形原理及受力方式解释了接头的失效形式.通过接头失效时能量吸收特性分析了预成角接头的抗冲击性能.试验结果表明:0°预成角自冲铆接头强度最大,但能量吸收最差.随预成角增加,接头失效时位移越大,能量吸收能力有所增强,但承载能力没有显著提高.对比0°预成角不同加载方式,0°载荷保持提高了接头承载能力和能量吸收,有利于改善单搭自冲铆接头承载能力和抗冲击性能.     

1420铝锂合金自冲铆连接工艺及静态失效机理

采用两种规格铆钉对1420铝锂合金板的自冲铆接过程进行了数值模拟,并对模拟结果进行了验证。基于拉伸-剪切试验研究了两种铆钉接头的静力学性能和失效模式,并利用扫描电子显微镜对试件进行微观失效分析。结果表明:试验结果与模拟结果具有良好的一致性。大规格铆钉接头的静力学性能明显优于小规格铆钉的自冲铆接头。两种接头的失效模式均为下板与铆钉分离;大规格铆钉的接头上板出现严重撕裂,属于韧性断裂。     

钢铝合金组合板自冲铆接头的力学性能研究

使用铝锂合金板(AL1420)和镀锌钢板(Q215)制备了自冲铆接头。通过对比试验获得了不同组合形式的接头最优铆接参数。通过拉伸-剪切试验研究了接头的静失效载荷及其能量吸收性能,对接头的失效形式及其宏观失效机理进行了分析。结果表明:钢铝合金不同组合形式的自冲铆接接头均能获得良好的成形性。AL1420-AL1420接头静失效载荷最大;Q215-AL1420接头失效位移最大,其缓冲吸震性能最优。钢铝合金组合接头的失效形式均为下板与铆钉分离;且下板材质对接头的综合性能影响较大。     

下板厚度对钢/铝自冲铆接接头单搭剪切强度的影响

以CR590钢/AA6022-T4铝合金以及CR590钢/S-6000-IH铝合金单搭剪切接头作为实验对象,借助有限元仿真研究了下板厚度对钢/铝自冲铆接接头单搭剪切强度的影响规律。分别建立了2D自冲铆接过程以及3D自冲铆接接头单搭剪切的有限元仿真模型,并通过自冲铆接接头实验的失效模式与载荷-位移曲线验证了仿真的准确性。分析结果表明：当AA6022-T4铝合金下板与S-6000-IH铝合金下板的厚度由1.2 mm增加至3.0 mm时,SPR接头的单搭剪切强度开始由3.7与2.8 MPa增加至4.5与4.2 MPa,而后趋于稳定。并研究了不同铝合金下板厚度对SPR接头关键尺寸(底切量、剩余厚度和垂直互锁值)的影响,进而揭示了下板厚度对SPR接头单搭剪切强度的影响机理,发现：对于两种SPR接头,接头剩余厚度均随着下板厚度的增加而线性增大,但该尺寸不影响铆钉的锁合性能;而底切量随下板厚度的增大保持在0.5 mm不变;垂直互锁值则随着下板厚度的增加先线性增加,当下板厚度大于2.0 mm时则基本保持不变,对于S-6000-IH铝合金下板以及AA6022-T4铝合金下板,其饱和值分别为1.2以及1....     

基于实船对过渡接头法焊接钢-铝异种金属进行探究

从钢-铝异种金属焊接现状和钢-铝结构过渡接头性能特点出发,介绍了钢-铝过渡接头结构形式、焊接接头连接形式和相关节点设计要求。结合多艘次铝合金船舶建造检验,对过渡接头结构形式、结构尺寸、焊接工艺参数优化和选取、实际焊接要求等予以分析。船舶建造完成后及营运过程中未发现过渡接头复合界面出现分层缺陷,其设计和工艺对其它船舶有一定指导意义。     

8090铝锂合金同种异种板自冲铆接头拉伸性能与剥离性能的研究

为了探究8090铝锂合金自冲铆接头的拉伸与剥离性能,本文采用自冲铆接方法对8090铝锂合金(8090)同种及其与铜合金(H62)异种板材组合(8090+8090和H62+8090)进行单搭和T型连接,并对单搭和T型四组接头分别进行拉伸与剥离试验,运用MATLABR2014b软件对所得试验数据进行分析。结果表明:单搭接头拉伸试验的最大载荷均值皆大于材料组合相同的T型接头剥离试验的最大载荷均值。单搭接头能量吸收值皆小于T型接头能量吸收值。     

预加热对TA1钛合金自冲铆接性能的影响

为探究温度对TA1钛合金自冲铆接性能的影响,在预加热条件下采用钛钛TA1+TA1、钛铝TA1+5052、铝钛5052+TA1这3种组合方式进行自冲铆接试验,对所得的接头进行静态拉伸试验,观察20,100和150℃这3种预加热温度下的接头成形截面和拉伸失效形式。结果表明:不同板料组合下的自冲铆接接头的成形截面不同,随着预加热温度升高,成形截面的底厚逐渐降低。在同一温度下,TA1+TA1接头的静强度最高,上板拉出而失效; TA1+5052接头次之,下板产生断裂失效;5052+TA1接头最低,上板产生断裂失效。随着预加热温度的升高,3种接头的静强度明显下降,但是失效形式不发生明显的变化;在能量吸收值方面,TA1+TA1接头的能量吸收值逐渐下降,TA1+5052、5052+TA1接头的能量吸收值逐渐上升。     

粘接剂对自冲铆接头强度影响

对Y2纯铝板单搭自冲铆接头、粘接接头与自冲铆-粘接复合接头分别进行拉伸剪切试验,研究粘接剂对单搭自冲铆接头强度和能量吸收能力的影响,并分析接头破坏模式和失效机理。结果表明:粘接剂的使用对单搭自冲铆接头强度有一定程度的提高作用,但是对能量吸收能力有一定程度的减弱作用。在自冲铆-粘接复合接头中,粘接剂对自冲铆接头的破坏模式无影响,铆接对粘接层的破坏模式也无影响。选用合适的粘接剂,单搭自冲铆-粘接复合接头的综合性能优于自冲铆接头和粘接接头。因此,自冲铆和粘接的组合可以获得良好的连接结构。     

汽车车身钢-铝搭接连接技术的研究现状

目前汽车车身钢-铝搭接的连接方式有机械连接、焊接和粘铆复合连接三种方式。为适应汽车轻量化的趋势,单一的连接方法已经满足不了钢-铝搭接接头性能的要求,其连接技术亟待创新。突破传统的工艺局限,在钢-铝中添加夹层(或粘结剂),采用特制的搅拌头进行热致搅拌摩擦点焊或是激光点焊。钢-铝接头的连接机理、过程形成特征以及接头受力、力学响应特征是当前研究的主要发展趋势。论文概述了其搭接连接的研究现状及成果,并展望了前景。