铝合金自冲铆接头静力学性能及失效机理分析

选择不同结构的自冲铆接头,进行静力学测试获得其静力学性能. 采用学生氏t分布对试验数据进行统计分析,以检验数据有效性. 选择宽板接头失效断口进行扫描电子显微(SEM)观察,从而研究接头失效机理. 结果表明,板材宽度和铆钉数量的增加均可有效增强接头静力学性能,其中铆钉数量的影响程度更为突出. 接头宏观静态失效模式均为下板脱离,板材宽度和铆钉数量会影响基板变形程度. SEM分析表明,上板主要承受拉伸,断裂部位呈现韧窝结构,最终影响接头失效位移. 下板承受拉伸和压缩,其变形特征对强度和位移均有影响.     

航空铝合金自冲铆接接头微观失效研究

采用自冲铆接技术实现了2A12和6061航空铝合金薄板材料的有效连接,通过进行拉伸-剪切测试,从宏观层面分析了接头静失效形式,从微观层面研究了接头拉脱失效和基板断裂失效机理。结果表明：航空铝合金自冲铆接接头的主要静失效形式为拉脱失效,并有接头伴随纽扣脱落现象,同时有上板断裂和下板断裂的失效形式出现。对拉脱失效机理进行分析,从宏观上发现接头有明显的刮蹭和大幅的塑性形变;从微观上发现,上板的断裂失效机理为沿晶断裂和局部显微孔洞聚集,下板的断裂失效机理为板材上下边缘区域以剪切断裂为主、靠近试样厚度中心区域以微孔洞聚集型正断为主。     

铆钉高度对树脂基复合材料与铝合金自冲铆接接头抗拉强度的影响及失效分析

为探究铆钉高度对碳/玻璃纤维树脂基复合材料(CFRP/GFRP)与AA5754铝合金自冲铆接接头抗拉强度的影响,采用铆钉高度分别为7、8和9 mm的AA5754铝合金自冲铆接接头进行拉伸-剪切试验,观察其成形截面和失效模式.结果表明:铆钉高度越高,AA5754铝合金自冲铆接接头的成形截面越好;铆钉高度会对CFRP-AA...     

自然时效对5A06铝合金自冲铆接接头性能的影响

为了研究自然时效对自冲铆接接头的影响,采用5A06铝合金进行自冲铆接,通过拉伸试验,从宏观层面研究自然时效对于5A06铝合金自冲铆接接头性能的影响,从微观层面分析了接头拉脱失效的形式和机理。结果表明:经过一年的自然时效,接头特有的机械内锁结构由于其应力的释放,畸变程度降低,接头的平均峰值载荷下降了15.28%、平均失效位移上升了58.37%、平均能量吸收提升了55.92%。接头不同应力集中处的应力释放不均匀,上、下板应力的集中释放速率不一致,导致两组试验主要失效的部位不同。在经过一年自然时效处理后,接头失效点处的韧窝分布更加密集,形状更大且更深,接头的脆性降低,塑性增加。     

不同结构形式的航空铝合金自冲铆接接头的静失效行为

采用自冲铆接技术制备了5052铝合金在凸底和平底两种模具下的铆接结构。通过改变板材的搭接形式,开展了自冲铆接接头在拉伸-剪切和剥离载荷作用下的力学响应及失效行为分析。结果表明：薄板作为上板铆接可以承受更高的剪切载荷并可增大失效位移。当板厚相同时,平底模具接头的抗剪切能力和抗剥离能力优于凸底模具接头。从宏观角度,凸底模具接头的失效形式主要为纽帽粘附铆钉底部从下板拔出失效,同时有上板断裂失效形式出现;平底模具接头的失效形式为拉脱失效以及上板轻微撕裂而导致的铆钉嵌入下板失效。从微观角度,平底模具剥离接头以上板在铆口的剪切断裂为主要失效原因;对于薄板作为上板的凸底模具单搭接头,失效机理为上板的微孔聚集型韧性断裂;其余因铆钉拔出而失效的接头,其下板铆口处呈现显著的刮擦形貌。     

CFRP与AA6022-T4铝合金的自冲铆接接头力学性能分析

CFRP及铝合金的应用是实现车身轻量化的重要途径,自冲铆接工艺是车身制造中广泛应用的异种材料连接技术。基于CFRP和AA6022-T4铝合金的自冲铆接,首先针对试件搭接顺序对接头性能的影响进行对比分析,结果表明复合板在上层时的接头最大拉伸载荷比复合板在下层时高48%;然后针对复合板为上层试件的搭接顺序,研究了铆钉下压力对接头性能的影响,并从接头单向拉伸强度和接头断裂模式两个方面对不同铆钉下压力所得接头的载荷-位移曲线进行分析,揭示了铆钉下压力对接头性能的影响及机理,即下压力主要通过改变复合板的破坏程度及铆钉在下板的扩张量来影响接头的力学性能。     

铝合金自冲铆接头疲劳性能及失效机理

自冲铆是轻量化材料的有效连接技术,为促进该技术的广泛应用,文中基于两组铝合金自冲铆接头,采用疲劳测试、统计方法、断口分析和X-射线能谱仪元素分析,获得接头疲劳特性和断口典型部位微观组织特征,从而对铝合金自冲铆接头疲劳性能及失效机理进行研究。结果表明,随着疲劳载荷降低,接头疲劳寿命稳定性和相对滑移量下降。由于多铆钉接头有效减小了应力集中,其疲劳强度比单铆钉接头提高了31.36%~23.14%,且多铆钉接头的疲劳寿命稳定性较高。多铆钉接头中存在首要和次要承载顺序,疲劳断裂表面为首要承载顺序所在位置。接头疲劳宏观失效模式均为下板断裂,疲劳裂纹主要萌生于铆钉管腿与下板接触部位,微振磨损区域自铆钉管腿底部向铆钉头方向生长。减缓该部位的摩擦作用,可有效延迟疲劳裂纹萌生和减缓裂纹扩展,从而提高接头疲劳寿命。     

TA1钛合金自冲铆接接头疲劳性能及失效机理分析

采用轴向加载的形式对TA1钛合金自冲铆接试样进行疲劳试验,分析了不同因素下试样的疲劳强度变化规律;通过扫描电镜对试样失效断口和微动磨损进行分析,研究试样的失效机理. 结果表明,在同种铆接因素下,试样疲劳强度随应力比的增大而增大,随最大载荷值的增加而下降. 通过断口分析发现,铆钉断裂失效时,疲劳裂纹主要产生在钉胫外侧;基板断裂失效时,疲劳裂纹首先萌生在铆钉胫尾部与下板接触区域. 基板与铆钉的微动磨损在某种情况下存在竞争机制,当铆钉微裂纹扩展速率大于基板时表现为铆钉失效,反之为基板失效.     

铆钉对TA1与1420自冲铆接工艺及失效行为的影响

采用自冲铆接技术对TA1与1420异质薄板组合铆接工艺进行了详细分析,且以长度6 mm,硬度44 HRC ±2 HRC和48 HRC ±2 HRC的铆钉制备了TA1-1420接头（TAF）、1420-TA1接头（ATF）和TA1-1420接头（TAS）.通过拉伸-剪切和疲劳试验获取了三组接头的失效模式,借助电子扫描显微镜研究了铆钉对TA1与1420异质薄板接头失效行为的影响.结果表明,铆钉对TA1与1420异质薄板组合的铆接工艺有明显影响,采用6 mm长度的铆钉能够实现对其有效连接,采用高硬度铆钉可减轻铆钉墩粗程度.铆钉硬度提高使接头失效部位由下板大变形区域下移至接头底部,导致异质薄板组合接头的失效行为存在差异.     

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。     

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...     

基于Deform-2D的铝合金板料自冲铆接质量的研究

以电动汽车电池箱中铝合金板料的铆接为研究对象,利用Deform-2D软件,建立板料自冲铆接的有限元模型,并对两层1. 5 mm料厚的5052-H32铝合金板料的自冲铆接过程进行有限元仿真,借助铆接设备与安装模具对仿真结果进行试验验证,得到互锁长度、残余厚度和钉头高度的模拟值与试验值之间的相对误差分别为11. 46%、5. 37%和2. 86%,从而验证了有限元仿真的正确性。在有限元仿真的基础上,分析了工艺参数对板料铆接质量的影响变化趋势。研究结果表明:互锁长度随着模具凸台高度以及铆接速度的增加而增大,而随着模具深度的增大呈现不断减小的趋势;钉头高度与残余厚度随着模具凸台高度及铆接速度的增加而不断减小,而随着模具深度的增加则呈现逐渐增大的变化规律。     

不同夹层材料层合板与AA5052铝合金自冲铆接接头成形质量与静强度对比北大核心CSCD

为了对比不同夹层材料层合板与AA5052铝合金自冲铆接接头的成形质量与静强度,分别采用M005丙烯酸高强度结构胶、EVA泡棉和泡沫镍作为夹层制备了厚度为1.5 mm的层合板,使用两种板料组合方式进行自冲铆接试验。结果表明:在成形质量方面,层合板作为上板的接头的成形质量优于层合板作为下板的接头的质量,且夹层材料的种类对接头的成形质量产生了影响,EVA泡棉夹层的层合板成形质量最优,泡沫镍夹层的层合板次之,M005丙烯酸高强度结构胶夹层的层合板最差。接头的成形质量影响了接头的静强度,接头成形质量越好,对应接头的静强度越大。在失效形式方面,层合板作为上板时接头的失效形式为铆钉拔出铝合金板;而层合板作为下板时接头的失效形式为铆钉拔出层合板下基板,并伴随有层合板上基板与夹层材料的拉破撕裂。     

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。     

TA1铆焊复合接头与自冲铆接头力学性能对比

采用铆焊复合连接技术(对TA1进行自冲铆接后,再对其进行电阻点焊)对TA1钛板进行了连接,通过分析TA1铆焊复合接头与自冲铆接头的载荷-位移曲线和宏观失效形式,比较了TA1铆焊复合接头与自冲铆接头在静力学性能、截面成形、失效机理、能量吸收值等方面的不同。结果表明:铆焊复合接头的平均静失效载荷大于自冲铆接头的平均静失效载荷;与自冲铆接头相比,铆焊复合接头中铆钉与板材、板材与板材之间接触更致密;铆焊复合接头的失效形式为铆钉腿被切断,同时伴随下板撕裂,自冲铆接接头的失效形式为铆钉腿被切断;在能量吸收值方面,铆焊复合接头相比自冲铆接头更大。     

5083 铝合金环氧涂层盐水浸泡失效研究

目的研究铝合金基体上环氧涂层在盐水浸泡环境中的电化学阻抗谱变化规律,揭示涂层失效的原因和机制。方法采用电化学阻抗谱技术、红外测试、扫描电镜及能谱分析等方法,研究涂覆在5083铝合金基体上的环氧涂层在盐水浸泡过程中的裂化过程和失效机制。结果在3.5%(质量分数)Na Cl溶液的连续浸泡下,涂层电阻明显下降、电容明显增大,相应的涂层孔隙率和吸水体积百分数均逐渐增加;长期浸泡后,涂层孔隙率和吸水体积百分数均趋于稳定。随着浸泡时间的增加,涂层表面孔洞等缺陷增多,保护作用减弱;涂层内氧元素含量逐渐增加,碳元素含量逐渐减小;涂层内有羟基生成和C—O键的断裂发生。结论环氧涂层中环氧官能基团在电解质溶液中发生水解,水解形成羟基和氨基等亲水基团以及涂层中存在的孔洞等缺陷,进一步促进电解液的渗透,加速涂层的劣化。金属基体表面腐蚀反应会促进涂层与基体的剥离,腐蚀产物在涂层内的累积,也会导致涂层内孔隙和缺陷增多,促进涂层劣化。