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。     

TA1钛合金自冲铆接与点焊连接抗拉剪性能的对比

采用自冲铆接(SPR)和电阻点焊对厚度为1.5 mm的钛合金板材进行了连接试验。通过剖面直观检测法分析了自冲铆接头成形质量并获得板材的最优铆接参数;利用超声波C扫描法对点焊接头进行了超声成像检测,获得其熔核直径;对试件进行拉伸-剪切试验并比较了两种接头的静力学性能。结果表明:自冲铆连接工艺可以在不预先热处理条件下对钛合金同种板材进行有效连接;在点焊接头的熔核直径与铆钉钉腿直径接近的条件下,点焊接头比自冲铆接头的静失效载荷高,点焊接头的能量吸收能力更强,适用于对缓冲吸震性能要求较高的结构。     

凹模形状对铝合金/钢电阻铆焊接头性能的影响

采用3种不同形状的凹模对铝合金/钢进行了自冲铆连接,随后对其自冲铆接头进行了电阻点焊,研究了凹模形状和焊接电流对接头的抗剪载荷和十字抗拉载荷的影响,观察并分析了电阻铆焊接头界面接合状态.结果 表明:中心呈正态分布曲面的凹模的自冲铆接头性能较好,在铆接压力为24 kN时接头性能达到最优,其抗剪载荷和十字抗拉载荷分别为5....     

TA1钛合金自冲铆接接头疲劳性能及失效机理分析

采用轴向加载的形式对TA1钛合金自冲铆接试样进行疲劳试验,分析了不同因素下试样的疲劳强度变化规律;通过扫描电镜对试样失效断口和微动磨损进行分析,研究试样的失效机理. 结果表明,在同种铆接因素下,试样疲劳强度随应力比的增大而增大,随最大载荷值的增加而下降. 通过断口分析发现,铆钉断裂失效时,疲劳裂纹主要产生在钉胫外侧;基板断裂失效时,疲劳裂纹首先萌生在铆钉胫尾部与下板接触区域. 基板与铆钉的微动磨损在某种情况下存在竞争机制,当铆钉微裂纹扩展速率大于基板时表现为铆钉失效,反之为基板失效.     

连接工艺对铝合金结构件力学性能的影响

对7B04铝合金回填式搅拌摩擦点焊及铆接连接的结构件的静力与疲劳性能进行对比测试. 结果表明,由铆接与回填式搅拌摩擦点焊连接的典型结构的压缩静力载荷在117 ~ 124 kN范围内波动,剪切静载荷波动范围为89 ~ 95 kN,焊点间距对载荷的影响较小;铆接连接的典型件剪切疲劳寿命低于回填式搅拌摩擦点焊结构件寿命. 对于点焊结构而言,接头微观组织不均匀导致硬度不均匀,同时搭接面处钩状结构向上弯曲,最终使得疲劳试件的失效主要沿轴肩回抽路径.     

5052铝合金压印-电阻点焊复合连接可行性研究

为了提高压印连接接头的强度,改善电阻点焊对铝合金连接不稳定的问题,对5052铝合金压印-电阻点焊复合连接的可行性进行了探究性试验。在焊接时间和焊接压力保持不变的情况下,将焊接电流(23-27 k A)视为唯一变量,探究了焊接电流的最优值。利用超声波水浸聚焦入射法对复合连接接头的成形性进行了检测;使用MTS材料试验机对试样进行了拉伸-剪切试验,得到了压印-电阻点焊复合连接接头的最大静拉伸载荷、失效形式及能量吸收值。结果表明:压印-电阻点焊复合连接可以实现对5052铝合金接头的有效连接且接头形貌可以利用超声C扫描进行检测;在焊接时间和焊接压力不变的情况下,适当增大焊接电流,接头的最大静拉伸载荷和能量吸收能力均有所提高,焊接电流的最优值均为25 k A;当焊接电流继续增加,接头内部结构遭到破坏。     

填充式摩擦点焊在航天飞行器非密封结构制造中的应用研究

本文介绍了填充式摩擦点焊的原理及特点,以5A90铝锂合金为研究对象,进行了点焊接头的剪切试验和十字拉伸试验,并与铆接接头进行了对比：对接头显微组织进行了金相观察,分析了影响力学性能的因素。结果表明,摩擦点焊接头剪切性能优于铆接,水平界面处高质量的连接是点焊接头具有优异剪切性能的主要原因,竖直环面的连接质量是影响点焊接头正拉性能的最重要因素;航天飞行器非密封舱体结构中采用摩擦点焊代替铆接将获得明显的减重效果,大大提高航天飞行器的运载能力。     

基于定位电极的铝合金/钢电阻铆焊接头的组织与性能

采用自冲铆与电阻点焊的复合连接工艺焊接铝合金与钢,点焊中以定位电极为下电极以保证电极与铆钉的同轴度。分析了接头中各界面接合状态,探讨了焊接电流对接头的断面特征参量和抗剪载荷的影响。在所得电阻铆焊接头中,铆钉腿与周边金属实现了冶金结合。当采用直径为10 mm的上电极,焊接电流为10 kA时,接头的抗剪载荷达到6.78 kN。结果表明：采用定位电极对铝合金A6061与低碳钢Q235自冲铆接头进行点焊可提升接头性能。     

铝制交通标志板电容储能点焊工艺研究

针对铝制交通标志板生产中用点焊工艺代替传统的铆接方法，设计了专用的大容量电容储能点焊机及独特的正面无压痕点焊工艺，以提高标志板与铝槽的连接强度、稳定性以及标志板的表面质量和生产效率。对电容储能点焊工艺在铝制标志板生产上的应用优点作了详细的论证，并对焊接参数进行了系统的计算，实际点焊试验结果证明：点焊接头强度是铆接的2－3倍。     

钛合金薄板不同连接方法的拉剪和疲劳性能

以钛合金板材为对象进行压印连接、自冲铆接和电阻点焊连接,对这三种接头进行拉-拉疲劳试验,比较其疲劳性能.结果表明,电阻点焊接头的静力学性能远高于另外两种接头.压印接头和自冲铆接头的疲劳性能较好,其中在长寿命循环时压印接头的疲劳性能更有优势.以200万次为疲劳极限时,三种接头可承受疲劳载荷顺序为压印接头最高,自冲铆接头其次,点焊接头最低.分析是由于点焊接头的热影响区性能差,残余应力叠加等原因造成.而压印和自冲铆接头内部存在板材间隙等,在疲劳加载过程中存在相对滑动和一定的形变量,起到缓解应力集中的作用,因此接头的疲劳性能较好.     

硼钢与铝合金的新型电阻单元焊技术

文中使用了一种新型电阻单元焊技术,用来连接6061铝合金以及22MnMoB硼钢.“电阻单元焊”即在上板待焊区域预制工艺孔,将辅助单元塞入孔中,底部与上板持平,要求辅助单元与下板具有好的焊接性,最后使用电阻点焊机在辅助单元处进行焊接,试验中使用的辅助单元为Q235钢钉.研究了该工艺的接头力学性能、断口形貌、微观组织及硬度分布,并进行了电阻点焊试验作为对比.结果表明,传统的电阻点焊几乎无法连接硼钢及铝合金,而电阻单元焊新型工艺能够完成硼钢及铝合金的可靠连接,接头最大拉剪力达到7142 N,且塑性也十分优良.     

冲击式自穿孔铆接方法及其接头性能

采用一种新型的应用火药作为驱动力的铆接方法和试验设备.对影响该方法的主要因素如模具尺寸、铆钉硬度进行分析.用该设备铆接铝合金板形成的接头的拉剪强度、十字抗拉强度以及疲劳强度与点焊形成的接头进行比较.试验证明这种新型的自穿孔铆接接头比点焊接头有更好的力学性能.     

热冲压高强钢电阻+激光组合点焊工艺

为避免热冲压高强钢电阻点焊在热输入较大时产生飞溅和满足激光点焊装配要求,提出一种将电阻点焊和激光点焊组合的新焊接工艺方法.通过电阻+激光组合点焊工艺获得了热冲压高强钢焊接接头,分析了接头各区域的显微组织、显微硬度分布、力学性能,并分析了断裂模式及其断裂机理.结果表明,电阻+激光组合点焊接头明显分为电阻焊接区和激光焊接区.母材和激光焊核区硬度值较大,与回火区对应的软化区硬度值下降约60％,激光环外侧软化区为拉剪断裂薄弱环节.此种组合工艺获得的焊接接头相对于单独电阻点焊或激光点焊强度和韧性都有明显提高.     

Mechanism of superiority of fatigue strength for aluminium alloy sheets joined by mechanical clinching and self-pierce riveting

The static and fatigue strengths of mechanically clinched and self-pierce riveted joints in aluminium alloy sheets were compared with those of a resistance spot welded joint. Both static and fatigue strengths of the joint for the self-pierce riveting were the highest. Although the static strength for the mechanical clinching was about half for the resistance spot welding, the fatigue strength was almost similar. The mechanism of superiority of fatigue strength for the mechanical clinching and self-pierce riveting and was examined from finite element simulation of elastic loading of the joints. In the resistance spot welding, the stress concentrates at the edge of the weld nugget due to the complete bonding, whereas the concentration of stress is relaxed by the slight slip at the interface between the sheets for the mechanical clinching and self-pierce riveting. In addition, the yield stresses for the mechanical clinching and self-pierce riveting are increased by the work-hardening undergone during the joining processes, whereas the yield stress for the resistance spot welding is reversely decreased by the annealing in the welding. It was found that the mechanical clinching and self-pierce riveting have superior fatigue strength.     

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。     

钛合金胶接点焊与电阻点焊接头性能对比分析

分别对1.5 mm厚的钛合金板进行胶接点焊和电阻点焊连接,获得了不同焊接电流下的胶接点焊和电阻点焊接头,从熔核的C扫描图像、接头的失效载荷和断口形貌等方面,对比分析了胶接点焊和电阻点焊的接头强度及失效样貌. 结果表明,通过观察A扫描信号的变化与C扫描图像的特征,能够很好的划分接头的热影响区、熔合区、熔核区以及检测出接头的熔核直径和焊接缺陷. 随着焊接电流(7.0～10.0 kA)的逐渐增大,接头熔核直径及失效载荷呈递增趋势;当焊接条件相同时,胶接点焊接头的熔核直径普遍大于电阻点焊接头,但接头的强度相当. 当电流在7.0～8.5 kA时,接头强度不足,熔核区的断口处出现大小不等的韧窝,呈现出韧性断裂特征;当电流为10.0 kA时,接头强度较高,主要呈现出韧性断裂与准解理断裂特征.     

铝锂合金压铆壁板残余应力与疲劳性能分析

自动压铆是航空制造工业中的重要装配技术,压铆过程结束后铆孔周围产生的残余应力的分布形式与压铆结构的疲劳性能息息相关。本文使用ABAQUS软件建立了2060-T8铝锂合金壁板压铆过程的有限元模型,通过有限元分析发现了压铆后铆孔壁面上的残余应力由靠近镦头处到靠近钉头处逐渐降低的分布规律。随着压铆力由28.5kN增大至46kN,铆钉材料为2117-T4的压铆壁板孔壁平均残余应力提高33%,残余应力沿壁板厚度上分布的均匀度提升180%;铆钉材料为7050-T73的压铆壁板孔壁平均残余应力提高58%,残余应力沿壁板厚度上分布的均匀度提升184%。疲劳裂纹萌生于铆接下板孔壁附近,随着压铆力由32.5kN增大至42kN,铆钉材料为2117-T4的压铆壁板疲劳寿命提升了31%~80%,铆钉材料为7050-T73的压铆壁板疲劳寿命提升6%~161%。相比于铆钉材料为7050-T73的压铆壁板,相同工艺条件下铆钉材料为2117-T4的压铆壁板疲劳寿命提升12%~44%。     

A Novel Friction Stir Spot Riveting of Al/Cu Dissimilar Materials

In order to eliminate the disadvantages of the keyhole in conventional friction stir spot welding joint and attain the high-strength lap joint of Al/Cu dissimilar metals,a novel welding technique,named as friction stir spot riveting(FSSR),was proposed.A pinless tool and an extra filling stud were employed.The Al/Cu spot joints without keyhole defect were achieved by the FSSR.A Cu anchor-like structure was formed,which greatly increased the mechanical interlocking between the upper Al sheet and lower Cu sheet.The thin intermetallic compounds containing CuAl2 and CuAl at the Al/Cu interface strength-ened the joining interface between the Al sheet and the Cu stud.Increasing rotating velocity increased frictional heat and plastic deformation and then eliminated the interfacial joining defects.The FSSR joint with the maximum tensile shear load of 3.50 kN was achieved at a rotating velocity of 1800 rpm and a dwell time of 20 s,whose fracture path passed through the softened region of upper Al sheet.In summary,the novel FSSR technique has the advantages of strong mechanical interlock-ing and metallurgical bonding between dissimilar materials,thereby attaining the high-strength spot joint.