【摘 要】
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随着节能减排的推行,以飞机和汽车为代表的交通运输行业在其生产制造中开始使用各种新型薄板材料,以此来实现机身和车身的轻量化。传统的连接方式无法满足新型接头的性能要求,SPR自冲铆接工艺凭借其特有的机械连接优势而备受瞩目,从而得到了广泛的应用。本文以铝钢异种金属板材SPR自冲铆接为研究对象,围绕铆接速度和铆接裂纹这两个主题展开研究。选择0.65mm低碳钢+2mm 6000铝合金、0.65mm低碳钢+2
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随着节能减排的推行,以飞机和汽车为代表的交通运输行业在其生产制造中开始使用各种新型薄板材料,以此来实现机身和车身的轻量化。传统的连接方式无法满足新型接头的性能要求,SPR自冲铆接工艺凭借其特有的机械连接优势而备受瞩目,从而得到了广泛的应用。本文以铝钢异种金属板材SPR自冲铆接为研究对象,围绕铆接速度和铆接裂纹这两个主题展开研究。选择0.65mm低碳钢+2mm 6000铝合金、0.65mm低碳钢+2.5mm铸铝两种板材搭接方式,按照板材?铆钉?模具的设计思路,为待铆接板材选定合适的铆钉和铆接设备。针对0.65mm低碳钢+2mm 6000铝合金搭接接头,通过金相分析、硬度测试、力学测试等手段来观察不同铆速下接头的成形性能,分析铆速对自冲铆接接头质量影响的机理。试验表明,在铆速的影响下,设备冲压载荷峰值和动能的变化以及应变速率的不同是影响接头成形性能的主要原因。铆速的大小影响接头处板材的加工硬化程度和接头的底切量,从而影响了接头的失效模式。针对0.65mm低碳钢+2.5mm铸铝板材搭接接头,展开自冲铆接接头裂纹形成机理研究。通过在光镜和电镜下对接头铸铝板材内的裂纹进行观察,分析总结了裂纹的形貌及形成位置。借助模拟的手段对铆接过程中板材及铆钉各处的变形进行分析,发现应力主要集中在铆钉腿部尖端以及与铆钉接触部位的变形板材处,高应变主要集中在铆钉腿部尖端周围,而应力应变集中的位置正是裂纹形成并扩展的位置。通过铆接前对铸铝板材进行退火热处理来提高板材的塑性变形能力,从而抑制铆接过程中铸铝板材内裂纹的形成。退火温度选用520℃和550℃,加热时间2h,保温时间4h,随炉冷却。试验结果表明,退火温度为520℃时,铸铝板材的韧性及塑性变形能力均有所提高,且有效地消除了最终接头内的微观裂纹和表面宏观裂纹。
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