铝-铜合金异质材料复合搭接自冲铆性能研究

通过试验方法研究不同刺穿方向下铝合金和铜合金(简称Al-Cu)组合的自冲铆(SPR)接头的力学性能,并进行材料性能测试。对Cu-Cu的SPR接头进行铆接试验和有限元模拟以分析其可成形性。对不同刺穿方向下Al和Cu组合的SPR接头进行力学性能测试,获得其载荷-位移曲线。结果表明:SPR接头抗拉伸剪切强度高于抗剥离强度;Cu-Cu接头强度最高,Cu-Al次之,Al-Cu最小。拉伸剪切条件下,内锁结构决定接头力学性能,失效模式均为铆钉从下板中被拉出;剥离条件下,内锁结构和板材特性决定接头力学性能,上板强度较小时,铆钉从上板铆孔处脱离;下板强度较小时,铆钉脱离下板;上、下板强度较高且接近时,铆钉脱离下板。     

镁/钢异种板自冲铆连接及耐腐蚀性能研究

现有的镁/钢件连接技术尚不能完全满足实际应用的技术要求,压铆、锤铆和旋转半空心铆钉自冲铆接技术(SPR)等容易使镁合金件产生开裂;电阻点焊和搅拌摩擦焊等技术连接强度太低,达不到连接强度要求;螺栓连接和拉铆必须预先打孔,存在操作和装配不方便等问题。研发了一种爆炸驱动的超高速自冲铆接用铆枪和铆接新工艺,铆钉从射钉器的射击口射出的速度大于152m/s,从而实现镁合金板与钢板的实心铆钉自冲铆接,避免镁合金板的开裂,使镁/钢牢固连接,拉剪力F_m≈5273.1N。采用此技术铆接的镁/钢板材试样用密封胶对铆钉及连接搭接部位缝隙进行密封后,耐腐蚀实验(GB/T6461-2002)研究表明,中性盐雾测试结果可达1500小时10级,即试样完好,无腐蚀破坏发生。     

汽车轻量化中自冲铆连接技术的工艺特点

伴随新能源汽车技术的不断进步,对整车轻量化的要求越来越迫切,各种轻量化材料不断涌现,传统电阻点焊连接工艺已不能满足新材料的制造技术要求。文章介绍了一种新的连接工艺——自冲铆连接工艺,描述了自冲铆连接工艺的优缺点及应用范围,指出了自冲铆连接技术的应用前景。     

铝合金板材自冲铆接头的疲劳性能分析

介绍了自冲铆是一种无需预钻孔的薄板新型连接技术及自冲铆的工艺特点。参照国家标准疲劳试验方法,针对5052H32铝合金板材单搭自冲铆接头进行了疲劳试验,测得其疲劳强度为45．9MPa。分析了自冲铆接头的疲劳失效机理,发现微动磨损是导致其失效的主要原因。     

双层板材平底无铆塑性连接的抗拉强度预测模型

平底无铆塑性连接铆接头的抗拉强度只能通过大量破坏性试验获得,且强度检测成本高、周期较长。重点分析铆接头在拉伸过程中的颈部断裂失效、拉脱失效及混合失效三种失效形式及成因;建立平底无铆塑性连接过程的数值模型,获得铆接头的剖面几何参数,通过铆接头的剖面观测试验验证数值模拟的精确性;借鉴管材拉拔过程中的主应力法,基于铆接头的剖面几何参数建立平底无铆塑性连接抗拉强度预测模型;进一步通过铆接头强度检测试验验证了抗拉强度预测模型的正确性,深入分析底厚值对抗拉强度的影响规律。结果表明,铆接头抗拉强度预测值与试验值最大误差为14.8%,其主要误差来源于铆接头加工硬化系数、摩擦因数、底厚值等参数;铆接头抗拉强度随着底厚值的减小呈递增趋势,当底厚值为0.50 mm时,Al5052-Al5052的抗拉强度最大,铆接头发生混合失效。建立一种高效、低成本的铆接头成形质量评价方式,对平底无铆塑性连接铆接头的几何参数优化具有指导意义。     

铆速对SPR自冲铆接接头成形性能的影响

针对低碳钢340和铝合金6000的异种金属SPR自冲铆接接头,利用板材-铆钉-设备的设计思路,计算并选择合适的铆钉和铆接设备。采用五种不同的铆接速度进行该种接头的自冲铆接试验。观察各铆速下接头的截面成形形貌,并测得铆速增大时,接头底切量增大,底部厚度和剩余厚度均减小。通过测试接头的拉剪强度、脱落强度,发现两者均随铆速的增大而增大,且脱落强度增幅较小。接头失效形式主要为自锁失效和板材失效两种。铆速对接头成形性能的影响机理,主要由冲压载荷峰值变化和应变速率变化两方面组成。载荷峰值越大,接头成形性越好;应变速率越大,板材加工硬化程度越高且断裂应力越大。     

汽车铝合金板材平压整形无铆连接技术的研究

无铆连接技术在汽车铝合金板材的连接领域得到了广泛应用。但是,无铆连接技术在连接点处产生的较高的凸起又制约了这项技术的发展。为了降低连接点的凸起高度,提出一种适用于汽车铝合金板材的平压整形无铆连接技术。通过分瓣式模具和平滑模具产生平压整形无铆连接点,对无铆连接点进行拉伸试验。通过拉伸试验得到无铆连接点的拉伸强度、能量吸收和失效模式等重要参数,并对连接点的颈厚值和凸起高度进行分析。研究表明,平压整形无铆连接技术可有效提高连接点的强度和能量吸收能力。断裂失效是平压整形无铆连接点的主要失效模式。此外,平压整形无铆连接技术在降低凸起高度的过程中可增加颈厚值,从而增加连接点强度。     

用于自冲铆螺母的压铆装置结构和工作原理分析

介绍了一种自冲铆螺母的压铆装置结构和工作原理,该装置包括机台、压机机架以及送料退料机构、待压铆螺母的工件定位装置、待压铆螺母的工件固定装置、压铆机构等。通过结构设计优化,实现汽车车身钣金零件的多品种自冲铆螺母的压铆过程。整个装置可兼容多种产品,生产效率明显提升,可实现自动化生产。     

铝合金自冲铆工艺参数的多元非线性回归模型

建立有效、可靠的自冲铆工艺及力学性能预测模型是其工业应用推广过程中亟待解决的一个重要问题。选取AA5182、AA5052和AL1420三种铝合金薄板材料,基于Box-Behnken Design(BBD)响应面法开展了铝合金自冲铆连接试验研究。以板厚、板材硬度和铆钉硬度为三参数输入条件,以冲头行程、最大冲压力和失效载荷为输出响应值,建立影响因素与响应值之间的回归模型,探究多种输入参数对响应值的影响规律。试验结果表明:依据回归模型得到的工艺和强度理论预测值与试验值之间的误差在8%以内,建立的回归模型具有较高的工程应用可靠性。通过三维响应面和等高线分析表明,板厚和铆钉硬度的交互作用对最大冲压力和失效载荷的影响最大,冲头行程主要受板材硬度和铆钉硬度的交互影响。     

胶层缺陷对胶接-拉铆搭接剪切接头力学性能影响研究

近年来胶接-拉铆技术在载运工具和航空航天等领域得到了广泛应用,而大型结构连接部件的制备过程会不可避免地在胶层内部产生局部缺陷,进而影响接头服役性能。以胶接-拉铆单/双搭接接头为研究对象,通过在胶层区域设置不同形式的人工缺陷,模拟胶层制备过程中产生的胶层内部缺陷,研究其对胶铆接头搭接剪切力学性能的影响规律。以6061-T6铝合金为基底制备胶接-拉铆接头试件,考虑单、双搭接试件形式,胶层内部预先放置不同厚度、面积、形状、位置的聚四氟乙烯缺陷片,对固化后的接头进行准静态拉伸破坏试验,并采用宏观观测和扫描电镜分析胶层失效表面宏观和微观样貌,从而对胶层内部缺陷对其失效模式影响机理进行评价。试验结果表明,接头主要失效模式为内聚失效,胶层中缺陷的位置、面积、厚度会对接头失效载荷以及失效强度产生不同程度影响,而缺陷的形状对接头力学性能影响不大。无缺陷的双搭接试件胶层失效载荷是单搭接试件1.62倍,单搭接试件胶层失效强度是双搭接试件1.24倍。有圆形缺陷的双搭接试件失效载荷是单搭接试件2倍,而失效强度没有受较大影响。基于现有试验结果,可以为实际结构设计中含胶层缺陷胶铆复合接头失效强度提供有效评估方法。     

压铆连接参数化建模及性能分析

针对压铆螺母在使用过程中出现松动脱落的问题,利用ANSYS有限元软件建立压铆螺母的参数化有限元分析模型。综合考虑塑性变形和滑脱两个方面,研究不同孔径对压铆螺母连接性能的影响,并与试验结果进行了对比。研究表明,随着板孔与压铆螺母的间隙的增大,压铆连接所能承受的推出力逐渐减小,连接也越不可靠。     

铝合金自冲铆成形过程最大冲压载荷的反演模型

基于材料塑性变形虚功原理并结合上限定理,展开自冲铆成形过程最大冲压载荷的反演分析.以成形接头几何特征参数(钉脚张开度、铆钉几何尺寸参数、被连接材料的厚度)、铆钉和被连接材料力学性能参数以及冲头与铆钉的接触面接触条件为反演计算模型的控制量,建立最大冲压载荷的反演计算模型;同时,针对多种铝合金自冲铆成形开展最大冲压载荷的验...     

轻量化连接装备之自冲铆接设备

一、前言 汽车轻量化技术作为汽车产品实现节能减排、增加新能源汽车续航里程的有效途径[1],越来越被汽车企业重视,在量产车型的使用中也越来越广泛.实现汽车轻量化技术的重要途径之一是在生产制造过程中采用先进的制造技术[2].谈到先进的轻量化制造技术不得不重点介绍SPR(Self-piercing Rivet),在捷豹XFL...     

电流辅助对铆钉压铆过程及连接性能的影响

钛合金铆钉在塑性成型过程中存在变形抗力大、变形不均匀等问题。在铆接过程中引入电流辅助铆接技术可有效提升钛合金铆钉的铆接质量,其原理为通过在铆接过程中施加电流,改善金属铆钉塑性,提高铆钉的可加工性。以TA2M航空用铆钉为研究对象,研究了6种电流密度水平下铆钉的温升过程与成型效果,并开展拉伸试验与疲劳试验研究铆接件的力学性能。研究发现,通电会在较短时间内产生显著的焦耳热效应,这对难变形的钛合金铆钉来说是一种有效的热软化手段;通电带来的铆钉软化效应极大降低了加工难度,改善了镦头的成型效果;当通以电流密度为26 A/mm²的电流时,压铆力降低了24.69%,且镦头直径增大了6.80%,高度降低了14.04%,更加接近标准所要求的尺寸;电流辅助铆接技术对钛合金板连接件静态拉伸强度的影响不显著,但可有效提升连接件的疲劳寿命。     

压铆连接的成形原理及应用

叙述压铆连接的成形原理及工艺过程，分析压铆圆点的组织性能，并以洗衣机铝箱体的模具设计为例，阐述压铆连接成形原理在模具设计中的应用。     

自冲铆接工艺参数对接头性能影响的研究

随着新能源汽车车身轻量化的发展,铝合金复合材料在车身上逐渐被采用。由于传统焊接不适用于铝合金材料的连接,自冲铆接技术在全铝车身上的应用得到了重视。自冲铆接技术是一种冷连接技术,多片材料无需预先穿孔即可连接在一起。因此,研究自冲铆接工艺的接头性能和质量对车身轻量化有着重要的意义。基于国内外自冲铆接技术的发展现状,综合评述了接头性能的评价参数,归纳了铆钉、凹模、冲头和板料工艺参数对接头性能影响的特点,分析了其关键作用和优先程度,可用于指导自冲铆接技术工艺的开发过程。此外,通过对国外根据工艺参数对接头几何性能和抗剪强度进行预测的方法的总结,分析了国内与国外在强度预测方面存在的差距,提出了我国自冲铆接技术进一步研究的方向。     

板材上螺纹底孔的冲制

图1为我厂生产的BJ212车身中的门锁固定板,在加工螺纹底孔时,过去采用先制翻边的预制孔(用钻孔),然后再翻边(模具见图2)。这样,操作困难,工效较低,钻孔时钻头损耗严重。同时,难以保证六孔间的孔距,翻边后口部变薄,且不平齐。翻边高度虽已达到3.5mm,但因翻边后跟部R的影响,攻丝后有效螺纹还不足3扣,装配时会产生滑丝现象。     

无钉自冲铆接技术在大尺寸钣金件连接中的应用研究

随着家电行业对产品结构轻量化以及外观精致度的要求越来越高,大尺寸钣金件的高效可靠美观连接成为行业迫切需求。无钉自冲铆接技术具有连接强度高、加工成本低、工序少、便于实现自动化等优点,同时不损伤连接件表面材质,在板料连接中的应用越来越广。本文在介绍无钉自冲铆接技术原理特点的基础上,以某公司EH18风机架组件为例,分析了大尺寸钣金件连接过程中的难点,对无钉自冲铆接技术在大尺寸钣金件连接中的应用进行了研究。     

铁道车辆热铆连接的疲劳可靠性分析

热铆连接的疲劳可靠性是铁道车辆运行安全的关键因素之一。通过ABAQUS建立了热铆连接有限元模型,模拟了热铆连接时铆钉的变形过程,根据铁道车辆运行时铆钉的受力情况对热铆后的结构进行静力学分析,通过Miner线性累积损伤理论和疲劳分析软件FE-SAFE对静力学结果进行疲劳寿命分析,并通过改变铆钉钉杆长度和镦头高度对疲劳寿命进行预测。结果表明:钉杆长度的改变对疲劳损伤位置有一定的影响;疲劳寿命随铆钉镦头高度的增大呈现先增大后减小的趋势;钉杆长度和镦头高度对热铆连接可靠性有一定影响,存在最佳铆接参数以提高热铆连接的疲劳可靠性。     

基于柔性导轨的矿用电梯层站搭接平台轨迹规划研究

为了保障人员与矿车等荷载进出矿用电梯轿厢的安全与可靠性,对基于柔性导轨的矿用电梯层站搭接平台进行了轨迹规划。基于五连杆机构模型,设计了翻转与直线一体的自锁搭接平台,并根据踏板匀速翻转角度要求,建立了踏板约束点参数轨迹方程。通过不同参数下轨迹曲率半径分析,给出了搭接平台合理轨迹曲线。为了验证轨迹的平稳性,构建了基于ADAMS的搭接平台仿真模型,仿真结果表明踏板约束点的速度和加速度曲线与理论模型一致,搭接平台运行平稳、可靠,能够为矿用电梯的搭接平台设计提供参考。