铜合金同种和异种板材压印连接研究

采用试验方法研究了铜合金同种板材H62-H62、异种板材H62-SPCC和SPCC-H62压印接头的截面结构特征,并通过拉伸-剪切试验测试了三种接头的力学性能。结果表明,H62-H62和H62-SPCC两种接头截面颈部厚度和镶嵌量相当,SPCC-H62接头镶嵌量略小。H62-H62和H62-SPCC压印接头拉伸-剪切力约为4000 N,接头失效形式为上板颈部剪断失效;SPCC-H62压印接头强度较低,有上板颈部剪断失效和上板拉脱失效两种失效模式,拉伸位移和能量吸收值最大。H62和SPCC进行压印连接时,应将材料强度较大的H62作为上板。     

铜合金同异质板材压印-粘接复合连接的力学性能及断口分析

对H62铜合金同种板组合及分别与5052铝合金和镀锌钢的异种板组合进行了压印-粘接复合连接。利用电动伺服材料试验机对试件进行了拉伸-剪切试验,采用扫描电镜对失效断口进行了观察,分析了试件的失效强度、能量吸收值及失效模式,测试了铜合金压印-粘接复合连接接头的力学性能。结果表明:铜合金同/异质板材组合压印-粘接复合连接接头的强度主要取决于粘接剂,失效模式取决于连接点处压印互锁结构。针对压印-粘接复合连接,H62-H62接头的抗剪强度均值达到5021.52 N,能量吸收均值是5.3 J,接头为拉脱失效并伴随轻微擦伤;H62-5052接头失效模式为底部分离,下板明显塑性变形,缓冲吸震能力为H62-H62接头的1.87倍;H62-镀锌钢接头为颈部断裂失效,抗剪切强度最高,为H62-H62接头的1.20倍。     

钛合金同种和异种板材压印连接研究

为研究钛合金压印接头的力学性能,先后对钛合金-钛合金(TA1-TA1)压印接头、钛合金-铜合金(TA1-H62)压印接头、钛合金-铝合金(Al5052-TA1)压印接头进行拉剪试验及失效模式分析,并采用学生t分布证明其数据可靠性。研究结果表明:三种接头均为上板颈部断裂;TA1-H62接头强度最大,Al5052-TA1接头强度最小;TA1-TA1接头能量吸收值最大,Al5052-TA1接头能量吸收值最小;钛板作为上板压印连接时,提高下板材料的塑性可以提高接头质量。     

三层板压印接头静拉伸力学性能研究

采用试验方法研究了基板配置方式及上板厚度对三层板压印接头力学性能的影响。对上层板厚度不同以及配置形式不同的6组试件进行拉伸剪切试验,结果表明:接头配置形式对失效模式以及强度有很大影响。6种接头中,C型配置方式接头的拉伸强度最大;同种配置方式下,上板厚度对接头强度影响很大,上板厚度越大接头拉伸强度越大,其中A型配置方式中表现最明显。接头失效模式有颈部断裂失效、内锁拉脱失效和混合失效。不同的失效模式对应不同的失效位移,颈部断裂失效位移最小,混合失效位移其次,内锁拉脱失效位移最大。     

压印接头混合失效形式的静态失效机理分析

以TA1-1420和镀锌钢-镀锌钢压印接头为例,研究了压印接头两种混合失效形式的力学性能及失效机理。并通过扫描电子显微镜观察了断口微观形貌,分析了不同混合失效接头的受力以及断口特征,得出了两种混合失效模式在静载荷下不同的失效机理。结果表明:上板拉脱混合失效的机理主要是脆、韧断裂,上板颈部断裂混合失效主要是韧性断裂。     

底厚对镀锌钢压印接头失效模式影响分析

为研究压印接头底厚与其失效模式之间的关系以及不同失效模式下其静力学性能,对同种镀锌钢材料进行压印连接,再进行拉伸剪切试验。结果表明:对镀锌钢同种单搭压印接头,当底厚不同时,压印接头的失效形式不同。当接头底厚为0.95 mm时,接头失效模式为颈部断裂失效模式和颈部断裂混合失效模式;当底厚为0.95 mm到1.26 mm之间时,接头的失效形式为混合失效;底厚为1.37 mm时,接头失效模式全部为底部拉脱失效。随着失效形式从颈部断裂失效模式到混合失效,再到底部拉脱失效变化,其承载能力、失效位移、能量吸收值呈抛物线变化。当失效形式为混合失效时,其承载能力、失效位移及能量吸收值均最优。     

镀锌钢-1420铝锂合金电阻点焊及压印接头连接强度对比

对镀锌钢-1420铝锂合金电阻点焊接头及压印接头进行强度对比,利用超声扫描显微镜,分析镀锌钢-1420电阻点焊接头的C扫描图像,得到电阻点焊焊核内部各个区域的特征;采用直接观测法观察镀锌钢-1420压印接头的成形质量;通过MTS材料试验机进行拉伸-剪切试验,得到电阻点焊接头和压印接头的静失效载荷、失效形式及能量吸收值。结果表明:电阻点焊和压印连接都能很好地对镀锌钢-1420进行连接;在镀锌钢-1420异种板材的拉伸-剪切试验中,电阻点焊接头的静拉伸载荷(4593.8 N)高于压印接头的静拉伸载荷(3119.3 N);电阻点焊接头的失效模式为部分界面撕裂,压印接头的失效模式为上板拉脱失效并伴随部分上板颈部断裂;镀锌钢-1420压印接头的能量吸收值(4.757 J)要大于电阻点焊接头的能量吸收值(3.861 J),压印接头有良好的能量吸收能力,缓冲吸震性强。     

基于试验和数值模拟的铝合金压印连接研究

对压印连接的工艺过程和接头性能进行了研究.对铝合金板进行了压印连接,对压印接头进行了微观组织分析、拉伸—剪切试验和疲劳试验.建立了铝合金板压印连接过程的有限元模型,并由模拟连接过程得到接头截面的2D模型.然后由2D模型形成压印接头的3D模型,并采用3D模型进行拉伸—剪切试验和疲劳试验过程的模拟和分析.试验和模拟结果表明:压印连接过程中材料的强度值提高;压印接头的疲劳性能较好,疲劳极限约为接头最大拉剪强度的70％.     

材料属性对压印及其复合接头性能的影响

对三种铝板的压印接头与压印-粘接复合接头进行拉伸剪切试验,研究基板性能对压印及其复合接头力学性能与失效模式的影响。结果表明:基板性能对压印及其复合接头力学性能有较大影响。当基板强度高时,压印接头强度高且失效位移长,压印-粘接复合接头中粘接剂对压印接头强度影响小,而对失效位移与能量吸收能力影响大。压印接头失效模式均为颈部断裂失效;当基板强度大时,复合接头中粘接层失效模式为混合失效,当基板强度小时,粘接层失效模式为界面失效。     

铝合金-泡沫铜-铝合金“三明治”板压印连接可行性探讨

对5052(铝合金)-泡沫铜-5052"三明治"板进行压印连接试验,对压印接头进行了破坏性试验,采用直观检测法分别从接头的失效形式、载荷承载能力和能量吸收能力等方面对接头进行了成形质量分析,对各组接头进行了拉伸-剪切试验。结果表明:压印连接可以实现5052-泡沫铜-5052"三明治"板的连接,其单搭接头的失效形式为颈部断裂;相比5052-5052压印接头,5052-泡沫铜-5052"三明治"板压印接头具有更好的载荷承载和能量吸收能力,可以满足较高的缓冲吸震要求。     

铜合金同/异质板材压印-粘接T型接头的剥离性能研究

选取铜合金H62同种组合及与AA5052铝合金和Q215镀锌钢的异种组合进行压印-粘接复合连接,制作T型接头用于剥离试验,对接头失效断口进行SEM电镜扫描。结果表明:铜合金同/异质板材组合压印-粘接复合连接接头的抗剥离强度由粘接剂和压印结构共同承担,失效模式主要由压印结构决定。H62-H62接头的抗剥离强度均值可达到943.05 N,在三组接头中最高,能量吸收均值达到11 J,接头为下板拉脱失效并伴随压印点擦伤;H62-镀锌钢接头为上板撕裂失效,缓冲吸震能力最佳,为H62-H62接头的2.3倍。H62-AA5052接头出现下板拉脱和上板撕裂两种失效模式,剥离性能不稳定。     

异种泡沫金属夹层板压印接头静力学性能对比分析

以Al5052-Al5052压印接头作为对照组,以添加1.5 mm泡沫铜、1.5 mm泡沫镍及1.5 mm泡沫铁镍夹层的Al5052-Al5052压印接头作为试验组,对4组接头进行破坏性试验,观察其截面,分析不同泡沫金属夹层对Al50525-Al5052压印接头成形质量的影响;通过拉伸试验,对比分析各组接头的峰值载荷、失效位移和能量吸收能力。试验结果表明:泡沫金属夹层板压印接头失效形式均为颈部断裂。泡沫金属夹层板压印接头峰值载荷(B组为1521.3 N,C组为1628.7 N,D组为1670.1 N)及能量吸收值(B组为0.77 J,C组为0.75 J,D组为0.78 J)均高于Al5052-Al5052压印接头(峰值载荷为1477.5 N,能量吸收值为0.57 J),其中泡沫铁镍夹层板效果最佳。     

无铆和自冲铆在汽车行业中的应用

采用不同厚度板材对自冲铆铆接和无铆钉铆接进行两种连接方法试验。通过拉伸试验测定接头抗剪强度,并结合接头失效形式、接头剖面形貌对铆接接头进行综合评价分析。结果表明:板材越厚,无铆和自冲铆接头失效过程中需要吸收更多能量,因而有更高的连接刚度和抗剪强度;无铆接头常见失效形式为上下板材拉脱失效;自冲铆接头常见失效形式为板材撕裂失效和铆钉腿部拉脱失效。     

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。     

铸造铝合金镦粗挤压铆接接头失效形式和强度的分析

镦粗挤压铆接是针对铸造件的连接提出的一种铆接技术,从失效形式和强度两个方面对镦粗挤压铆接得到的接头性能进行分析,通过改变冲头直径和深度,采用正交试验,得到不同的试验组合。基于体积不变原理,计算出各个试验组合下需要的铆钉高度,进行镦粗挤压铆接试验,对铆接得到的试件进行剪切和拉伸试验。根据试验结果,分析接头的失效形式,并且绘制出接头的失效极限图,最后分析了冲头尺寸对接头抗剪强度和抗拉强度的影响。研究结果表明：采用镦粗挤压铆接方法得到的接头,其抗剪强度高于抗拉强度;剪切载荷下,接头只发生根部剪断失效;拉伸载荷下,接头发生头部剥离、头部剪断和铆钉根部拉断失效。     

5052铝合金单搭自冲铆接头微动疲劳损伤机理研究

采用5052铝合金单搭自冲铆接头进行疲劳试验,研究了微动疲劳损伤对单搭自冲铆接头疲劳寿命的影响。并运用扫描电镜和能谱仪对接头微动损伤区域进行了微观分析,研究了接头微动疲劳损伤机理。结果表明:在应力比为0.1、最大疲劳载荷为接头拉剪强度的80%时,接头疲劳寿命为36826次;最大疲劳载荷为接头拉剪强度的30%时,达到疲劳寿命极限200万次。接头疲劳寿命与其微动疲劳损伤程度有关,微动疲劳损伤会减弱接头的疲劳寿命。接头疲劳失效形式主要为下板沿铆钉扣处断裂,断裂方向与加载方向垂直。接头微动疲劳损伤过程可分为微动损伤阶段和微动疲劳阶段。在微动损伤阶段,微动磨屑在接头微动接触面不断产生。在微动疲劳阶段,脱层和微裂纹的出现导致接头失效。     

Q&P钢电阻点焊工艺和搭接接头疲劳性能试验研究

采用工频交流伺服焊枪进行QP钢的电阻点焊,探讨了焊接电流、焊接时间及电极压力对点焊接头熔核直径和拉剪强度的影响规律,并对焊接接头的显微组织和显微硬度进行了分析;采用液压伺服疲劳试验机对不同熔核直径的QP钢点焊接头进行了拉剪疲劳试验,获得了焊点的载荷寿命曲线,分析了焊点的裂纹扩展及失效形式。结果表明,接头熔核直径和拉剪强度随焊接工艺参数改变呈规律性变化,存在最佳值;熔核区组织为板条状马氏体;熔核直径对焊接接头的疲劳性能有影响但影响不大。     

酸性腐蚀环境下钢铝压印接头性能

为探究酸性腐蚀工况下异质压印接头的力学性能，将通过圆形模具压印连接的铝AA5052与钢DP590试件置于0.02 mol·L^-1 NaHSO₃溶液中进行周浸腐蚀试验，在腐蚀不同周期后取出称重，并进行静力学拉伸-剪切试验。腐蚀试验结果表明，腐蚀周期越长，腐蚀产物越多，试件的失重量越大，腐蚀速率则越低。静力学试验结果表明，接头的失效形式发生改变，经腐蚀后的试件皆为颈部完全断裂且铆扣部分被拉出失效，且拉伸失效形式的改变与腐蚀周期的长短无关；接头静强度呈先增大后减小的变化趋势，且增大速率明显大于减小速率；能量吸收值呈先上升后下降的趋势。     

泡沫镍夹层在压印-粘接复合连接十字接头中应用的可行性研究

为了探究泡沫镍夹层在压印-粘接复合连接十字接头中应用的可行性,使用5052铝合金制备5052-5052压印十字接头、5052-5052压印-粘接复合连接十字接头和添加泡沫镍夹层的5052-5052压印-粘接复合连接十字接头。使用MTS材料拉伸试验机对3组接头进行剥离试验。从十字接头的材料成形、承载能力、能量吸收能力方面对试验结果进行分析,并从宏观和微观两方面对接头失效形式进行研究。结果表明:对比3组连接接头的静拉伸失效载荷及能量吸收值证明泡沫镍作为压印-粘接十字接头夹层是可行的;3组接头的失效形式均为颈部断裂失效;添加泡沫镍夹层的5052-5052十字接头相比其他两组具有更好的能量吸收能力。     

泡沫金属夹层对压印-粘接复合接头力学性能的影响

为了研究泡沫金属对压印-粘接复合接头力学性能的影响,对5052铝合金进行压印-粘接试验,分别使用泡沫铜和泡沫镍作为复合接头三明治结构的夹层,通过静力学拉伸-剪切试验,对压印-粘接复合接头的接头成形质量参数、接头强度、失效位移、失效模式和能量吸收能力进行研究。结果表明:泡沫金属可以减弱上板挤压下板的扩充力,使复合接头的镶嵌量减小;5052铝合金板材组合压印-粘接复合连接接头的抗拉强度由粘接剂和压印内锁结构共同提供;泡沫铜夹层可以改善压印-粘接复合接头的应力分布,提高其均匀性、稳定性;泡沫镍与胶层结合较好,复合接头的强度较高;泡沫金属对压印-粘接复合接头的能量吸收值有一定程度的影响,当夹层为泡沫镍时,能够大大提升复合接头的能量吸收能力。