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。     

钛合金自冲铆接头力学性能优越性研究

为了研究钛合金自冲铆接头力学性能的优越性,以TA1钛合金自冲铆(ST)接头为对象,以5052铝镁合金(SAB)、1420、8090铝锂合金(SAA、SAC)和Q215合金钢(SQ)自冲铆接头为参照,依据静力学试验结果对比分析了ST接头成形质量、静失效载荷、能量吸收值,并用扫描电子显微镜对接头静载失效进行了研究。结果表明:ST接头拥有优异的成形质量,钉头高度为0.02 mm,钉脚张开度为0.88 mm,残余底厚适中;钛ST接头拥有最高静失效载荷(6232.3N);ST接头能量吸收均值最高(24.9 J);ST接头静载失效形式为铆钉断裂,其断口呈脆性断裂特征。     

钢/铝异种板自冲铆接头的腐蚀性能研究

为了分析钢/铝异质板自冲铆接头的腐蚀性能,对该接头进行了不同时间的盐溶液周浸腐蚀试验。试验后对试样进行了称量和拉伸,并进行了下板失效部位的断口分析。结果表明:腐蚀试验后试件的质量明显减小;除腐蚀0、15 d的个别接头的下板未被撕裂外,其余接头均为下板撕裂,铆钉与下板分离,且随腐蚀时间增加,撕裂更加明显;拉伸失效载荷均值和能量吸收值均先上升后下降的变化;0 d时下板拉脱断口处出现明显刮痕,腐蚀后的撕裂断口处有大量韧窝,随着腐蚀时间的延长,韧窝中夹杂物增多。     

铆向组合对双铆钉自冲铆接头力学性能的影响

为探究铆向组合对双铆钉自冲铆接头力学性能的影响,制备不同铆向组合的5组双铆钉自冲铆接头,通过拉伸-剪切试验,分析各组接头的宏观失效形式,并对接头失效断口进行扫描电子显微(SEM)观察,分析其失效机理;同时运用MATLAB对接头的剪切刚度、静失效载荷、失效位移及能量吸收值进行分析。结果表明:铆接方向会影响接头的失效形式及变形程度,从而影响接头的力学性能。窄板双铆钉自冲铆接头的失效模式为板材韧性断裂,宽板接头的铆钉脱离下板。铆向影响窄板接头在弹塑性阶段的剪切刚度,但对宽板接头的刚度无显著影响。对于靠近铆接区自由端处的铆钉,当铆钉脚朝外时,窄板接头的静失效载荷最强,但失效位移、能量吸收值减小;两铆钉铆向相反时,宽板接头可获得更大的静失效载荷和失效位移。     

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。     

铆接力对铝/钢自冲铆接头几何特性的影响

以铝合金为穿孔板、以低碳钢为锁紧板,对其进行了自冲铆连接。观察、分析了接头横断面几何特性随铆接力的变化。随着铆接力的增大,铝合金与钢自冲铆接头的喇叭口直径、铆钉腿展开度、切入量均呈增大趋势,而下板凸起高度、底角余量则呈下降趋势。在16～24 kN铆接力范围内,铝合金与钢自冲铆接头的底部厚度变化较小,当铆接力大于24 kN,底部厚度随铆接力的增大突然下降。结果表明:铝合金与钢自冲铆接头的抗剪载荷随着铆接力的增大呈先增大后下降的变化趋势,铆接力为24 kN时接头抗剪载荷达到最大,约为5.88 kN。     

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...     

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.     

酸性腐蚀环境下铝合金自冲铆接头的静力学性能研究

以0. 02 mol·L~(-1)的Na HSO3溶液作为酸性腐蚀液对5052铝合金(AA5052)自冲铆试件进行干湿周浸腐蚀实验,通过失重法、静力学测试和电镜扫描(SEM)研究酸性腐蚀环境对AA5052自冲铆接头静力学性能的影响,并从宏观与微观两个方面分析接头失效的机理。腐蚀实验结果显示,随着腐蚀周期的延长,腐蚀产物不断增多,试件失重量增大,腐蚀速率减小,试件表面出现凹坑与凸起,数量不断增加,程度持续加剧;静力学测试中,接头失效形式未发生显著变化,静力学强度呈下降趋势,能量吸收值呈先上升后下降趋势; SEM实验分析得出,板材接触区腐蚀产物增多,上板断裂部位组织呈抛物线状韧窝特征,破坏路径由接头中心向两侧边扩展。由于腐蚀产物的存在,下板铆孔区域损伤严重。     

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。     

铆钉硬度对铝合金/钢自冲铆接头特征参量与性能的影响

采用不同硬度的铆钉(H1-42 HRC,H2-36 HRC和H3-33 HRC)及不同的铆接力对A5052铝合金与Q235低碳钢进行了自冲铆连接,测量了接头横断面上的各特征参量,并分析了其与铆钉硬度和铆接力的关系。研究了铆钉硬度和铆接力对接头抗剪载荷与十字抗拉载荷的影响。结果表明：随铆接力的增大,H1接头抗剪载荷逐渐增大,H2与H3接头抗剪载荷呈先增大后降低的变化趋势。当铆接力为24 kN时,H2和H3接头的抗剪载荷达到最大值,分别为6.29和5.75 kN。以接头的抗剪载荷与十字抗拉载荷为评价指标,铝合金与低碳钢自冲铆连接时采用H2铆钉(36 HRC)较合适。     

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。     

基于灰色理论和神经网络的自冲铆接头力学性能预测

为研究铆接参数对自冲铆接头力学性能的影响,对AA5052板进行自冲铆接正交试验,采用灰色关联度分析了各铆接参数对接头强度的影响程度,并通过BP神经网络建立了铆接参数与接头强度的神经网络预测模型。利用获得的正交试验数据对网络进行训练,并采用未参加训练的样本验证该预测模型的有效性。结果表明:刺穿压强和整形压强对接头强度影响最大,其中刺穿压强对接头强度起决定作用,适当增大刺穿压强可以提高接头强度。采用LM算法优化的BP神经网络模型具有良好的泛化能力和预测精度,对未参加训练样本预测精度高,其预测最大相对误差为5.48%,预测精度超过90%。     

粘接剂对三明治结构自冲铆接头力学性能的影响

为探究粘接剂对三明治结构自冲铆接头力学性能的影响,制备了三明治结构的自冲铆接头和粘-铆复合接头,通过拉伸-剪切试验研究接头的静失效载荷、失效位移、抗剪刚度及能量吸收能力,分析接头的失效形式及其宏观失效机理,运用MATLAB对接头的静失效载荷和失效位移进行分析。结果表明:泡沫镍夹层可增大三明治结构自冲铆接头的钉脚张开度;粘接剂减小了粘-铆复合三明治结构接头的残余底厚量和钉角张开度,但使接头的抗剪刚度和静失效载荷分别提升了35.5%和30.8%;粘-铆复合三明治接头的失效形式为下板铆接区域板料粘附于铆钉腔内,并随铆钉脱离下板;同时,粘接界面上的次位键断裂。     

基于自冲铆接的高强度钢-铝合金板多铆点连接变形分析

铆接后汽车车身薄板的翘曲变形严重影响装配精度。为了提高装配尺寸质量,本文试验板材选用AA6111铝合金板和DP780钢板,针对不同厚度的铝板和钢板,分析了多个铆点的不同铆接路径对铝钢薄板连接变形的影响。结果表明,多个铆点作用下的变形量大于单铆点的,但是通过优化铆接路径可以降低平板的翘曲变形。     

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。     

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。     

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。     

泡沫铜夹层对单搭自冲铆接头力学性能的影响

为探究泡沫铜夹层对单搭自冲铆接头力学性能的影响,采用AA5052铝合金作为基板,以单搭形式进行铆接,对比同质AA5052铝合金接头、加入0.5 mm泡沫铜夹层的接头以及加入1.5 mm泡沫铜夹层的接头,通过试验选择各组接头的最优铆接参数,分析了铆接接头截面的成形质量。基于拉伸-剪切试验研究了各组接头的静力学性能及其失效形式,并分析了其能量吸收性能。结果表明,在AA5052自冲铆单搭接头中加入泡沫铜夹层后的接头成形质量更优,接头的钉脚张开度和残余底厚均增大。拉伸-剪切试验过程中,泡沫铜夹层的加入会使板材弯曲变形程度更大,但降低了最大拉伸位移和能量吸收值。0.5 mm泡沫铜组接头载荷下降,1.5 mm泡沫铜组接头载荷上升。0.5 mm泡沫铜夹层可有效防止接头瞬间失效,具有良好的减震缓冲功能。