半空心铆钉自冲铆接的研究进展

半空心铆钉自冲铆接是一种快速的机械紧固连接,是用来连接两层或多层、同种或异种材料的冷成型技术。由于汽车轻量化的要求和新能源汽车的发展,大量的镁、铝合金、涂层和复合材料等难以采用点焊连接的材料应用于车身结构。因此,研究半空心铆钉自冲铆接,分析自冲铆接头的强度和可靠性,对汽车轻量化的发展有很大意义。在对已发表的文献进行总结与分析的基础上,介绍了铆接过程中铆钉尺寸和凹模尺寸、铆接工艺参数的优化,以及数值模拟在自冲铆接中的应用,最后对铆接质量做出评价。通过概述半空心铆钉自冲铆接技术的研究进展,展望未来的研究方向,为进一步深入研究提供基础,促进汽车轻量化和新能源汽车的发展。     

基于3层板材搭接的自冲铆连接性能研究

自冲铆连接是汽车工业中铝合金车身结构连接的关键技术之一。采用单向拉伸试验测试了材料的工程应力-应变特性,并将拉伸曲线简化为双线性力学模型,进而获得了材料的力学性能参数。通过铆接试验获得3层板材搭接自冲铆接头的截面模型并评价了接头质量。采用试验方法分析了5052-H32铝合金3层板复合搭接自冲铆连接性能,研究了不同接头的强度、失效形式和能量吸收特性。试验结果及分析表明,自冲铆连接3层异质板材料组合是有效可行的。     

异种材质自冲铆接接头成形质量研究

以汽车零/部件常用材质双相钢和铝合金的自冲铆接接头为研究对象,采用Simufact.forming有限元模拟仿真软件建立双相钢DP600和铝合金AA6061的自冲铆模型,按基板的不同叠放顺序和铆钉规格进行自冲铆接数值模拟。通过分析铆接接头的钉头高度等参数,找出了铆钉长度和基板的叠放顺序对上下2种叠层材料自冲铆接过程及接头连接质量的影响规律。结果表明:DP600和AA6061为基板的自冲铆接模拟仿真试验中,铆钉长度为6.0 mm时的连接质量最优;铆钉相同而基板叠放顺序互换时,上层为DP600和下层为AA6061的铆接接头质量优于基板叠放顺序互换的铆接接头质量;铆钉长度在一定范围内增大可提高自冲铆接接头的自锁性能,提升自冲铆接接头的质量。     

铝合金和高强钢无铆钉铆接仿真研究

由于异质材料熔点、密度等物理性质和化学性质的不同,传统点焊工艺已无法满足异质材料之间的连接。本文针对车身异质材料连接困难的问题,对车用板材5754铝合金和高强钢进行无铆钉铆接仿真研究。利用软件abaqus对不同模具参数下的5754铝合金和高强钢无铆钉铆接成形过程和接头性能进行仿真研究,分析了凸凹模间隙、铆接速率、凸模拔模角度和铆接深度对铆接接头几何形貌的影响规律,为异质材料无铆钉连接工艺优化提供借鉴。     

轻型车身自冲铆接头拉伸剪切实验的研究

自冲铆接是一种很有潜力的连接工艺,尤其对于轻型材料(轻合金、复合材料等)的连接。文中对2 mm厚铝合金板5052的自冲铆连接试件进行了研究,分析了整个铆接过程;采用有限元分析软件ANSYS分析了自冲铆接结构;利用AG-IS力学实验机对铆接试件进行了拉伸剪切实验,通过8组实验数据分析对比,分析了铆接试件的断裂形式;客观地评价了自冲铆连接技术对汽车轻量化制造的重大意义。     

铝板无铆钉自冲铆接质量及强度的试验研究

由于具有传统点焊连接无法替代的优势,无铆钉自冲铆接技术在汽车、家电等行业中得到了较广泛的应用.铆接接头的质量及强度是人们关注的热点问题,而铆接工艺参数和模具结构参数是影响接头质量和强度的主要因素.通过对同种铝板件L5在不同的压边力及模具结构参数下的无铆钉自冲铆接的试验研究,分析这些参数对铆接接头的失效形式、断面质量和剪切强度的影响规律.研究结果表明:接头剪切时的主要失效形式是剪断;合理的铆接工艺参数及模具结构参数可以得到比较理想的接头断面质量及较高的接头剪切强度.     

自冲铆接、无铆钉铆接与电阻点焊强度对比试验研究

采用Q195钢板和5A05-O铝板对自冲铆接、无铆钉铆接和电阻点焊3种连接工艺进行了试验,对各种连接接头进行了拉伸测试,并且分析其失效形式。试验结果表明:对于钢板与钢板的连接,电阻点焊接头静强度大于自冲铆接和无铆钉铆接接头静强度;对于铝板与铝板的连接,自冲铆接接头静强度大于电阻点焊和无铆钉铆接接头静强度。对于不同连接工艺,钢板与钢板之间的连接强度约是铝板与铝板之间的连接强度的2到4倍。     

高强钢-铝合金异质薄板无铆成形连接试验

针对性能差异较大的异质材料6061-T6铝合金和HC340/590DP双相钢的无损伤连接问题,对基于无铆成形连接的钢铝混合车身连接技术进行研究,通过试验研究了钢-铝无铆连接的成形规律以及不同搭接形式下的连接质量。分别对上钢下铝和上铝下钢两种无铆连接接头形式的连接质量进行研究,利用成形截面颈部厚度、自锁值、底部厚度等重要工艺参数,分析了成形力对接头质量的影响规律。通过拉剪试验研究了无铆接头的强度和能量吸收值。分析和试验结果表明,采用上钢下铝的连接方式,成形力为40 kN时无铆接头质量较好,其强度与安全性均符合设计指标的要求。     

白车身新材料连接工艺介绍

本文针对车身轻量化新材料发展趋势，介绍自冲铆接和旋转攻丝铆接两种新兴的白车身连接工艺，重点分析了新工艺的特点，为该技术的推广提供借鉴。     

激光深熔焊工艺在铝车身上的集成应用

铝和铝合金材料应用于汽车车身的关键在于连接技术,而连接技术的选择则取决于铝和铝合金材料的应用路径.车身连接工艺常用的有电阻焊、自冲铆接、旋转攻丝铆接、激光束焊、熔化极惰性气体保护焊等.激光深熔焊技术具有热量密度集中、受热对母材损伤较小、焊缝熔深与焊缝宽度的比值较大、热影响区小等优点,且在焊接工艺实施中易于高集成度、智能...     

基板宽度与铆钉高度对单搭自冲铆接头准静态力学性能的影响

自冲铆(SPR)是一种可以实现汽车车身结构轻量化重要薄板材料连接技术。为研究基板宽度与铆钉高度对自冲铆接头准静态力学性能的影响,测试获得最优铆接参数,制备两组均为单搭搭接长度20 mm基板宽度为20 mm的S(铆钉高度为5 mm)和SFX(铆钉高度为6 mm),一组搭接长度为40 mm基板宽度为40 mm的S-的5052铝合金自冲铆接头。基于准静态力学实验,分析各组接头的强度、刚度、失效形式以及能量吸收水平。结果表明:S-组失效载荷约为SFX组1.10倍,SFX组失效载荷约为S组1.24倍;S-组刚度大于SFX组,SFX组大于S组。三组自冲铆接头失效模式均为铆钉与上板从下板拉脱,铆钉头出现不同程度下陷;S-组能量吸收值约为SFX组的1.08倍,SFX组约为S组的1.76倍。     

轻量化薄板无铆钉铆接的力学性能及接头断裂机理

轻量化作为汽车节能减排的重要手段,得到世界各国的高度重视。目前车身大都采用多材料混用,而异质材料用传统电阻点焊难以形成可靠连接。无铆钉铆接技术是一种冷成形连接工艺,避免了接头热输入问题,通过材料的机械自锁作用形成有效接头。文章通过控制铆接行程,凸凹模直径等参数对不同材料匹配的铆接试样进行拉剪实验。结合成形过程中力-位移曲线,研究无铆钉铆接接头的力学性能及断裂机理。研究发现,拉剪过程中铆接试样出现三种断裂模式,即上层板铆钉压溃,界面断裂和下层板铆钉塑性变形。其中,发生下层板铆钉塑性变形断裂模式的试样表现出更高的拉剪强度和较好的吸能效果。对于界面断裂、上层板接头颈部发生开裂,接头拉剪强度取决于上层板侧壁厚度。     

基于神经网络无铆钉自冲铆接头力学性能预测

为研究钢铝一体化结构车身无铆钉自冲铆接接头力学性能,引入反向传播神经网络模型来描述板材厚度、板材硬度和成形接头底部直径等工艺参数与接头剪切力及剥离力强度等力学性能的映射关系.由于标准反向传播网络存在训练精度低、收敛速度慢及泛化能力差等缺陷,采用归一化法与Levenberg-Marquardt算法相结合的算法来优化神经网络预测模型连接权值,提高了神经网络模型的预测精度和泛化能力.对神经网络的预测结果进行检验的结果表明,训练后的神经网络模型能够准确有效地预测无铆钉自冲铆接接头力学性能,证实了神经元网络应用于无铆钉自冲铆接接头力学性能预测的可行性与可靠性,为优质的钢与铝无铆钉自冲铆接接头的设计提供了依据.     

基于Simufact的自冲铆接试验与仿真平台设计

自冲铆接技术是铝合金连接工艺的重要方法之一,搭建自冲铆接的试验与仿真平台是研究自冲铆接技术的重要基础.针对厚度为1.6 m m的6000、2.2 m m的6063-T 6和2.2 m m的6082-T 6铝合金材料,利用电子万能试验机和自冲铆接夹具设备搭建试验平台,完成了三层结构的自冲铆接试验,并采用线切割技术观察铆接...     

22MnB5高强钢/7075铝合金热铆接冷模具淬火无铆钉铆接研究

针对目前车用22MnB5高强钢和7075铝合金板料在连接工艺上存在的问题,提出一种高强钢和铝合金异种材料车身零件的热铆接冷模具淬火（Hot riveting quenching, HRQ）无铆钉铆接工艺,利用22MnB5在高温下良好的成形性及易淬性,实现对22MnB5高强钢与7075铝合金的有效连接。通过建立HRQ无铆钉铆接的成形和淬冷有限元模型,证明了该工艺的可行性,使铆接后接头的高强钢具有全马氏体组织,保证了接头的强度。并从仿真和试验两方面研究高强钢铆接温度对接头尺寸颈厚值T_n、自锁值T_u的影响,发现在600～800 ℃区间内,T_n和T_u均呈现先上升后下降的趋势,T_u受温度影响更显著,两者均在700 ℃时获得最大值,表明700 ℃是高强钢板料的最佳铆接初始温度。     

SPFC440钢/5052铝自冲铆接头与胶铆复合接头腐蚀性能对比

为研究SPFC440钢与5052铝合金自冲铆接头的腐蚀性能,分别制备了自冲铆接和胶铆复合两种接头。通过对不同腐蚀时长下的两种接头试样进行疲劳性能测试,分析了粘胶剂对铆接接头腐蚀疲劳性能的影响,并对疲劳断口、裂纹扩展进行SEM和EDS检测。结果表明：粘胶剂的存在不仅提高了接头强度,还保护了金属界面,减小了电偶腐蚀的影响;随着腐蚀时间的增长,复合接头的最大静载荷值不断减小,自冲铆接接头最大静载荷先增大后减小;复合接头的拉伸失效模式与自冲铆接接头的失效形式相似;自冲铆接接头的疲劳裂纹主要集中在下板料的铆钉周围,复合接头主要为下基板的断裂;铆钉与下板相互接触区域以及两板间接触面出现了严重微动磨损。     

ABAQUS二次开发在自冲铆接模拟中的研究

在汽车白车身连接技术中,自冲铆接占据着重要的地位.基于ABAQUS有限元软件建立自冲铆接仿真模型.采用Python脚本语言和RSG功能对ABAQUS软件的前后处理模块进行二次开发,建立参数化建模的人机界面,有效简化建立模型的繁琐过程.通过对不同头高参数和底层板厚度的模型进行仿真与试验,验证仿真模型的准确性.研究结果表明:提高头高参数和底层板厚度都能够增加薄板搭接的铆接接头剩余厚度.     

ABAQUS二次开发在自冲铆接模拟中的研究

在汽车白车身连接技术中,自冲铆接占据着重要的地位.基于ABAQUS有限元软件建立自冲铆接仿真模型.采用Python脚本语言和RSG功能对ABAQUS软件的前后处理模块进行二次开发,建立参数化建模的人机界面,有效简化建立模型的繁琐过程.通过对不同头高参数和底层板厚度的模型进行仿真与试验,验证仿真模型的准确性.研究结果表明:提高头高参数和底层板厚度都能够增加薄板搭接的铆接接头剩余厚度.     

不同强度系列钢铝板材压力连接成形规律研究

为解决轻量化车身结构中钢铝异种材料间的连接问题,对铝合金A5052和双相钢DP300/500板材的压力连接进行了实验研究和仿真分析,证实了钢铝板材间采用压力连接的可行性以及仿真分析方法的正确性。通过对不同强度系列钢铝板材进行压力连接仿真分析,得出在同一模具下,钢铝板材的屈服强度对接头性能具有显著的影响;在材料的放置顺序上,应将屈服服强度较低的板材放置在上,而在选择铝板和钢板时应使其屈服强度尽可能接近,从而得到较好的连接性能。     

轻量化薄壁结构点连接技术研究进展

汽车、机车、飞机、火箭、飞船等载运工具普遍具有薄壁结构特征,薄壁结构的轻量化是提高载运工具性能和竞争力的关键。综合考虑轻量化的成本和效果,采用多材料、多结构混用,在降低产品自重的同时为产品设计提供更多的选择,已经成为轻量化技术发展的必然趋势。电阻点焊和铆接作为典型的点连接工艺,大规模应用于载运工具薄壁结构的制造,是先进制造领域的基础工艺。然而,高强钢、高强铝合金、铸铝、镁合金、复合材料等高比强度轻量化材料以及铸件、挤压型材等轻量化结构的应用对传统点连接工艺提出巨大挑战,也促进了传统点连接工艺的技术变革和新型复合连接工艺的创新发展。为此,本文从电阻点焊、铆接以及复合点连接工艺三个方面进行综述,系统阐述了近年来各工艺的研究进展,重点分析了新工艺的机理、优势、局限性、应用现状及发展趋势,旨在为新型轻量化薄壁结构的设计与制造提供有益借鉴。