DP780高强钢胶接点焊的工艺优化及断裂特征分析

基于Box-Behnken Design(BBD)方法,开展DP780高强钢胶接点焊工艺试验研究,建立了工艺参数(焊接电流、焊接时间、电极压力)与响应值(能量吸收值、失效载荷)之间的多元回归方程,并通过试验验证了模型的可靠性. 结果表明,焊接电流和焊接时间对能量吸收值和失效载荷的影响均呈正相关性,而电极压力对能量吸收值和失效载荷的影响均呈负相关性,获得胶接点焊最优工艺参数为焊接电流8 kA、焊接时间150 ms、电极压力0.3 MPa,对应参数下接头的能量吸收值达到93.22 J,失效载荷达到17 688.46 N. 在静拉伸试验条件下,胶接点焊接头存在焊核拔出和界面撕裂两种接头失效形式,且前者对应着较高的能量吸收值和失效载荷,焊核拔出的断口呈现出典型的韧性断裂特征,界面撕裂的断口呈现出解理断裂为主、韧性断裂为辅的特征.     

退火处理对钛合金压印接头疲劳性能影响

文中实现了钛合金板材的压印连接,并将得到的压印接头分成两部分,一部分不予处理,一部分进行整体退火处理. 将得到的两组试件进行静拉伸试验和拉-拉疲劳试验. 结果表明,未处理的钛合金压印接头静拉伸最大载荷均值为4 363.64 N,失效位移均值为1.48 mm. 退火处理后,钛合金压印试件的静拉伸最大载荷均值为3 879.74 N,失效位移均值为1.85 mm;未处理的钛合金压印接头疲劳性能明显优于后者,前者的疲劳极限高于后者约68%;两种接头的疲劳裂纹总是在压印点偏上的部位出现,SEM分析显示该部位应力较为集中且存在多个疲劳源,两种断口的疲劳源呈脆性疲劳断裂特征,退火处理的接头颈部断裂断口为塑性断裂.     

粘接剂对盐性环境下自冲铆接头耐久性的影响

制备了多组自冲铆接头及粘接-自冲铆复合接头(粘-铆复合接头),以0.6 mol·L^-1的NaCl溶液作为腐蚀液,进行了周期浸没加速腐蚀试验。通过腐蚀动力学、静力学测试及扫描电子显微镜对比分析了腐蚀环境下各组接头的力学性能和失效机理。结果表明,通过平底凹模制备的同种材料接头的耐腐蚀性更优。对于采用凸台凹模制备的接头,粘接剂的使用可减缓同种材料接头腐蚀速率、加剧异种材料接头的腐蚀速率。在腐蚀后的接头搭接区域观察到乳白色薄层和暗红色铁锈,该区域为主要腐蚀部位。异种材料接头搭接区域较同种材料接头的腐蚀程度更为严重。短时腐蚀可提高自冲铆接头强度,但随腐蚀时间的增加,接头强度呈下降趋势。腐蚀环境对异种材料接头影响更为显著。粘接剂的存在减缓了异种材料接头的腐蚀效应。接头断口形貌表明异种材料接头电化学反应剧烈,腐蚀液通过缝隙渗入接头内部,互锁结构被腐蚀。下板铆扣区域底部脱落由该区域早期产生的裂纹所致。异种材料接头生成的腐蚀产物表面疏松,利于Cl元素的渗透。     

退火处理对钛合金自冲铆接头疲劳特性的影响

对钛合金自冲铆接头整体进行去应力退火处理,并对热处理前后的接头进行静拉伸及疲劳试验;采用三参数幂函数表达式对热处理前后接头的疲劳试验数据进行拟合,得到热处理前后接头的F-lgN曲线;运用扫描电子显微镜对疲劳失效后接头的铆钉断口进行微观观察,并对比分析去应力退火对接头疲劳特性的影响. 结果表明,铆钉断裂为接头在疲劳试验中的主要失效模式;去应力退火对接头疲劳失效模式有很大影响,使得接头在疲劳试验中的薄弱环节具有由铆钉向基板转变的趋势;去应力退火热处理提高了接头在中等寿命区的疲劳特性,但降低了钛合金自冲铆接头在长寿命区的疲劳特性.     

盐溶液周浸试验对AA5052自冲铆接头静力学性能的影响

为探究盐溶液周浸试验对AA5052自冲铆接头静力学性能的影响,对用平模(PFS)和凸模(TFS)铆接的试件进行盐溶液周浸试验,并按不同时间段取出进行称重和拉伸-剪切试验,结果表明:腐蚀试验前后,PFS和TFS试件在各阶段的重量均值均有所变化,说明试件已经发生腐蚀;接头在拉伸-剪切试验过程中失效模式均为下板与铆钉分离,且随着时间的增加,拉伸失效模式并未发生改变;接头的接触部分由于形成了盐薄夹层,使得失效峰值载荷呈现先平稳后上升最后下降的趋势,且下降速率明显大于上升速率;能量吸收值呈现先下降后上升再下降趋势,且后期下降速率明显大于前期下降速率。     

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。     

周浸腐蚀对三明治结构自冲铆接头力学性能的影响

通过盐溶液周期浸润(简称周浸)腐蚀试验,研究了以AA5052铝合金为基板的泡沫铁镍夹层结构的自冲铆接头的耐腐蚀性能。对不同腐蚀时间的接头进行了拉伸-剪切试验,探究了接头的失效形式,揭示了腐蚀对接头抗剪强度的影响规律。结果表明:不同腐蚀时间接头的拉伸失效模式不同,接头的抗剪强度随周浸腐蚀时间的增加呈先增加后递减的变化,失效位移在周浸腐蚀的前30 d先减小再增加,而30 d以后逐渐减小,这主要是受接头内部界面上腐蚀行为的影响。     

铝锂合金T型自冲铆接头疲劳特性及失效机理

为研究T型自冲铆接头的疲劳特性,以铝锂合金(AL1420)同种及其与铜合金(H62)和不锈钢(410)异种组合制备的AA、HA和SA三组T型自冲铆接头为研究对象,基于其静力学试验采用正弦波进行拉-拉加载疲劳试验,用二参数威布尔分布对所得疲劳数据的有效性进行验证,采用最小二乘拟合直线得到拟合的F-N曲线,并采用SEM扫描电镜对各组典型疲劳失效断口进行微观分析。结果表明:SA组疲劳寿命对载荷变化最敏感,并且疲劳寿命随相对滑移量的增加而减小;由三组T型接头失效形式可看出接头薄弱环节有由铆钉向板材转移的趋势;从微观分析疲劳断口可知裂纹萌生区多为形貌特征较为平坦的准解理,裂纹瞬断区形貌更加突出,多为沿晶断裂或韧窝形貌。     

TA1异质自冲铆接头力学性能及失效机理

通过自冲铆接对比试验获得接头最优铆接参数,并以此制备TA1钛合金板分别与Al5052铝合金板和H62铜合金板的异质自冲铆接头。通过静力学实验和疲劳实验研究异质接头的力学性能,并运用疲劳三参数经验公式拟合S-N曲线,最后利用扫描电镜和能谱仪进行断口分析和能谱分析进而研究接头的疲劳失效机理。结果表明,TA1-H62(STH)接头静失效载荷优于TA1-Al5052(STA)接头;且前者在低载荷下疲劳寿命优于后者,STA接头则在高载荷下优势明显。STA接头疲劳失效模式为下板断裂,STH接头则出现了两种失效模式;两板间及铆钉与上下板之间接触区域发生的剧烈微震磨损是导致疲劳裂纹萌生的主要原因。     

自冲铆成形机理及静力学性能分析

对自冲铆接头进行静力学试验,观察和分析力学性能的差异和失效形式。用ANSYS/LS-DYNA模拟铆接过程中各个阶段材料的流向分布,观察自冲铆成形过程。以5052铝合金自冲铆接头为金相实验对象,采用阳极化制膜进行制样,微分干涉相衬法对其进行组织形态和流向观察分析,验证模拟结果,从微观角度分析自冲铆的成形机理及对接头力学性能的影响。