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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于机器学习的自冲铆接质量在线监测

自冲铆接在新能源汽车生产中应用广泛，但现有的铆接质量监测方法存在操作复杂或可靠性差等问题。通过研究铆钉屈服、板材开裂、铆模开裂和底厚过小等铆接缺陷的特点，基于机器学习算法引入4种模型，学习曲线特征建立监测铆接结果的二元分类器及铆接失败原因的多元分类器。测试结果表明，支持向量机模型具有较高的准确率、召回率、F1值和AUC值，在多元分类中除板件开裂识别率稍低外，各缺陷识别率均较高。     

在蒸汽锤上铆接拉板的方法

我厂在铆接煤车拉板时,是用直径25公厘的铁棍在1/4吨的蒸汽锤上铆合起来。这样改进后,不但工作效率有了显着提高,而且还节省了制造铆钉的时间。铆接前先把两个铆合件用电焊方法焊上几点,再钻出铆钉孔,然后放在汽锤上铆接。铆接时,先在铆钉孔下面放上垫铁,再将已加热好的铁棍     

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。     

多规格铆钉自动选送系统研究

飞机机翼壁板零件多为复杂曲面,铆接自动化的实现是提高飞机装配精度和表面质量的重要手段针对大型飞机装配过程中铆接工艺对多规格铆钉的选送需求,研究了自动送铆的相关技术,提出了一种具备铆钉自动选取、输送和压铆的多规格铆钉选送执行结构,构建了基于可编程控制器(S7-200 PLC)、触摸屏和检测元件为基础的自动送铆设备的控制系统,实现了飞机翼板类零件铆接用铆钉的自动化分选、输送,提高了铆接质量和效率。     

浪形保持架铆合的改进

浪形保持架在装配时要经过铆合，使两半保持架牢固地铆接起来起到保持作用。过去在组装轴承时，需在装球后将球拨匀，扣上两半保持架，然后将铆钉一个个地插入保持架的铆钉孔中，扣上铆模，送到冲床中冲压，效率低。又因过去用的半圆头铆钉，在铆模中垂直度没有保证，容易造成铆歪、铆偏及漏铆钉等不良情况。     

异种高性能热塑性材料旋转摩擦铆接工艺研究

研究了摩擦铆接设备的不同主轴动力参数对AA2024-T351铆钉/PEI ULTEM-1000母材摩擦铆接工艺镦头形态的影响。铆钉旋转速度、铆钉铆入速度、下压距离和急停速度是铆接镦头主要工艺参数,研究结果表明：铆钉旋转速度越高,摩擦铆接连接区域热输入越多;铆钉铆入速度过小,会出现铆钉逐渐深入钻削的现象,影响热量在铆钉和母材接触区域的积聚,铆钉铆入速度过高,热量还未来得及产生,铆钉材料就被撞弯;下压距离和急停速度可以调控摩擦铆接工艺镦头连接紧固效果。     

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。     

钛合金薄板自冲铆接工艺及失效行为研究

基于自冲铆接(SPR)技术,从降低板材硬度和提高铆钉硬度两个角度,实现了对TA1钛合金薄板的有效连接,并制备了TH(降低板材硬度)和TR(提高铆钉硬度)两组钛合金自冲铆接头。通过力学试验研究了两组接头的静力学和疲劳性能,并且基于三参数经验公式采用S-N曲线拟合法绘制出接头S-N曲线。最后,从宏观角度分析两组接头的失效行为,并利用高真空扫描电镜(SEM)进行TR接头的微观断口分析。结果表明:从自冲铆接技术优势和工程实际角度考虑,TR接头的铆接方式比TH接头更具实际操作意义。TH接头的静失效载荷和能量吸收性能均优于TR接头;且两组接头的静力学失效形式均为铆钉断裂。而TR接头疲劳性能更优,且两组接头均出现了下板断裂和铆钉断裂的多种疲劳失效形式。此外,依据SEM观测结果推断出因下板断裂而失效的TR接头,其疲劳裂纹源于铆钉脚应力集中点,且首先沿板宽方向扩展,后沿板厚方向延伸,直至接头完全断裂失效。而因铆钉断裂而失效的TR接头,其断口呈现出典型的疲劳脆性断裂特征。     

一种多功能箱包冲铆机的研制

一种超市购物袋的冲铆加工,采用传统铆钉机单只铆钉逐个冲铆,不易控制铆接位置且容易发生安全事故。根据客户要求,研制了一种多功能箱包冲铆机,一次能进行多点冲铆,更换模具能实现冲孔和铆接两种功能,由模具保证铆接品质,通过更换模具可实现不同规格产品的冲铆,比传统冲铆方式更安全,品质更可靠,但效率还有待提高。     

双半剖自冲铆接头拉伸剪切微动滑移特性分析

通过有限元数值模拟方法和力学性能试验研究5052铝合金自冲铆接头接触界面处的微动滑移特性和演变过程。搭建显微测量平台,设计双半剖自冲铆接头试样,并进行单向拉伸剪切试验和数值模拟。结果表明:自冲铆接头接触界面处存在微动滑移现象;拉伸剪切状态下的试验结果和数值模拟结果吻合较好,且最大应力分布在铆钉腿底部与下板接触位置及铆钉与下板自锁处。双半剖模型可定性地描述自冲铆接头的微动滑移特性,并可作为接头机械内锁区域滑移错动量的检测模型。     

铆接变形的有限元分析

铆接技术在飞机制造过程中占有极其重要的地位,而铆接造成铆钉和铆接件的变形会严重影响产品的装配性能和使用寿命.论述了用有限元分析法模拟单个铆钉压铆的动态过程,研究了铆钉和铆接件在压铆过程中的受力和变形情况.     

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。     

怎样扩铆和辗铆

铆接是常见的一种紧固方法。一般情况用普通铆钉铆接零件时,要用较大的冲击力使铆钉尾部镦粗成型固紧零件。在电机、电器产品中经常要求零件用铆接的方法紧固,但不能承受这样大的冲击力。如非金属板材、塑料制品、度强低且不允许铆后变形的金属件、接点、接线片等的铆接。这时,就要采用扩铆或辗铆的方法满足产品的要求。     

解决铆接后孔径不缩小的方法

铆接的作用是将两个零件联接成整体,如铆接轴头与板,板与板等。对铆接的技术要求是铆紧。有些轴承座与板铆按时(图1),不但要求铆紧,还要求铆后的轴承座孔尺寸不变。在实际铆接中,轴承座的端面受到压力就塑性变形,使部分材料向孔内延伸(图2),使孔径部分变小,而无法装配轴承。 为解决上述问题,一般在铆接