模钉体积比对异种金属自冲铆接接头成形性能影响分析

研究了自冲铆接中模钉体积比对铝-钢以及钢-铝铆接接头的影响。试验结果表明,当模钉体积比大于1时,铝-钢与钢-铝铆接接头都具有较大的底切量;同时,对于钢-铝铆接接头而言,较大的模钉体积比有利于减小铆钉内侧与上层钢板之间的接头空隙,保证接头的紧密性。

轿车车身轻量化及其对连接技术的挑战

2009年中国以300多万辆的优势,首次超越美国,成为世界汽车产销第一大国,比预计提前了5～6年。中国车市的优异表现,不仅有效拉动了中国本土汽车产业链的发展,也为经济危机条件下世界汽车工业做出巨大的贡献。然而,全球产销第一带来的不仅仅是欣喜,更多的则是压力。中国汽车工业在技术水平、创新能力、品牌影响力以及国际竞争力等方面与世界汽车强国还有明显的差距。与此同时,汽车工业也成为我国能源安全、低碳经济和城市环境的巨大负担,使其发展受到限制,转型迫在眉睫。汽车轻量化作为降低原油消耗和尾气排放的重要手段,已经得到世界各国的高度重视,成为世界汽车强国提高品牌竞争力的重要手段。对全球汽车车身轻量化的方法和发展趋势进行综述,分析车身轻量化技术的发展对焊接与连接的挑战,并对新型的车身连接技术进行分析和评价,以对我国轻量化车身的设计与制造提供有益借鉴。

轻量化多材料汽车车身连接技术进展

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。综合考虑成本、性能及轻量化效果,采用多材料混合车身设计成为未来最为重要的车身轻量化手段。然而,异质材料物理属性差异大,采用传统电阻点焊技术难以实现可靠连接,使得轻量化多材料混合车身的装配面临巨大挑战。通过对比分析典型异质材料之间的物理属性差异,提出异质材料连接必须面临和解决的三大科学挑战,即界面硬脆相问题、电化学腐蚀问题以及变形和应力问题。在此基础上,对机械连接、熔钎焊、固相焊、胶接等四类异质材料连接工艺的研究进展、优缺点、应用现状以及发展趋势等进行综合分析和评价,旨在为多材料汽车车身的设计与制造提供借鉴。

基于正交试验的铝合金——高强钢异种金属自冲铆接工艺优化

以铝合金AA6061-T6和双相钢DP590为研究对象,通过正交试验方法研究了铆钉长度、凹模中部直径和凹模凸台高度对铝合金-高强钢自冲铆接接头成形规律、接头几何特征量、拉剪强度以及失效模式的影响规律,分析了影响自冲铆接接头强度的关键因素以及在2mm AA6061-T6+1.2mm DP590组合下的最优工艺参数组合,可为自冲铆接工艺优化提供有益的借鉴。

430铁素体不锈钢电阻点焊工艺性能

采用机器人中频直流伺服焊枪点焊系统对1.2mm厚的AISI 430不锈钢薄板进行了点焊试验,研究了焊接电流对点焊接头力学性能、熔核直径、微观形貌、显微硬度以及拉剪断裂模式的影响规律.结果表明:随着焊接电流的增大,430不锈钢点焊接头抗剪强度增大,当电流达到10kA时,点焊出现飞溅现象,导致接头强度降低.接头熔核区由粗大的铁素体组成,带有少量的马氏体组织和碳化物沉淀.熔核区硬度高于母材区和热影响区,当熔核直径大于4.8mm时,接头主要发生纽扣断裂;当熔核直径小于4.8mm时,接头主要发生界面断裂,且一般为脆性断裂.

结构胶对铝钢异种金属自冲铆接工艺影响研究

在金属间加入结构胶是提高异质材料自冲铆接接头质量的有效方法。以2 mm AA6061-T6和1.6 mm深冲用冷轧钢板(BUSD)异种金属连接为研究对象,研究了不同粘度结构胶对接头中胶层分布、接头几何特征量以及准静态力学性能的影响规律。研究表明,因为铆接过程中胶层、板材以及铆钉的复杂作用,胶层在接头中呈非连续分布。胶铆复合有利于结构胶发挥抗剪强度高的优势,使接头抗剪性能提高到纯自冲铆接(Self-Piercing Riveting,SPR)接头的两倍以上,然而粘度较大的结构胶因为流动性差,在接头中残留量更大,导致接头中底切量下降,从而使接头正拉强度小幅降低。

电阻点焊质量监控技术研究进展与分析

从点焊过程信号监测、在线评价和实时控制三个方面对近六十年来电阻点焊质量监控技术的研究进展进行了分类综述,综合分析和评价了各类技术的优缺点、应用现状以及发展趋势,旨在为进一步突破电阻点焊质量监控技术瓶颈、促进薄板结构产品制造业的转型升级提供借鉴。

铝钢电阻单元焊接头力学性能模拟

电阻单元焊接头综合了熔化焊和机械连接的效果,其力学性能由2种连接方式共同决定,而三维有限元模型是研究铝钢电阻单元焊接头力学性能的有效手段.通过金相试验接头宏观形貌,结合硬度实验和经验公式确定接头各区域材料的力学性能,以此作为模型输入.通过该模型,对试验过程中接头断面的几何形貌演化规律以及应力分布特征进行了分析,并结合试验结果研究了接头的失效模式,为揭示接头失效机理提供了借鉴.

铝钢电阻单元焊冲裁过程建模

针对铝钢异种材料电阻单元焊工艺的铆钉冲裁过程,建立了冲裁过程二维轴对称有限元仿真模型,对冲裁过程中接头的几何形貌演化以及应力分布特征进行了分析,并利用该模型研究了铆钉头部形貌、铆钉腿部形貌、落料模凸台宽度、落料模凸台高度和铆钉与落料模间隙等五个几何特征对冲裁过程及冲裁接头质量的影响规律,提出了铆钉和模具几何形貌的优化建议。

车用酸洗钢制备及应用问题的研究现状

介绍了车用酸洗钢的酸洗机理、制作工艺流程及酸洗工艺优化等,对车用酸洗钢的研究现状进行了系统调研。通过调研发现,碳素钢因碳含量的不同,其氧化皮的形成过程也存在差异。在酸洗过程中,氧化皮的状态是影响酸洗效果的重要因素。酸洗质量还与钢带表面粗糙度、酸液浓度、酸洗时间等多种因素有关。添加部分合金元素可以提高酸洗钢的力学性能。调研结果为车用酸洗钢的生产提供了技术指导和理论参考。

铝合金高强钢自冲铆接工艺仿真研究

针对传统的以试验方法确定自冲铆接工艺参数成本高以及效率低等问题,开发了自冲铆接工艺过程有限元仿真模型,探索通过仿真方法进行自冲铆接工艺参数优化的可行性。分析了模具形貌以及板材屈服强度波动等因素对铝钢异种金属自冲铆接接头内下层板应力分布的影响规律。仿真、试验结果表明,采用平底模具铆接铝合金AA6005-T5和高强钢DP590时,增加模具宽度或减小模具深度有利于降低接头中铆钉尖端下层板的应力集中,从而避免接头中产生裂纹。板材屈服强度的波动不仅会影响接头中下层板的最大应力,还会改变应力集中位置,上层板屈服强度的负波动或下层板屈服强度的正波动更容易使接头中产生裂纹。

短论二则

一、唐代的“夜市诗”在我国古代,城市普遍实行宵禁。即便到了汉代,象李广那样曾经身居大将军要职的人,因为和人在效外饮酒,夕归也不得夜行,更不用说夜市了。直到唐代,由于商业都市的大量兴起和城市经济的发展,夜市才逐步发展起来。夜市的盛况,在唐代诗人的笔下得到了生动、具体的再现。“玉漏银壶且莫催,铁关金锁彻明开。谁家见月能闲坐,何处闻灯不看来。”(崔液:《上元夜六首》)唐代的夜市,起源于元宵佳节的灯市。在唐代,每年正月十四、十五。

轻量化薄壁结构点连接技术研究进展

汽车、机车、飞机、火箭、飞船等载运工具普遍具有薄壁结构特征,薄壁结构的轻量化是提高载运工具性能和竞争力的关键。综合考虑轻量化的成本和效果,采用多材料、多结构混用,在降低产品自重的同时为产品设计提供更多的选择,已经成为轻量化技术发展的必然趋势。电阻点焊和铆接作为典型的点连接工艺,大规模应用于载运工具薄壁结构的制造,是先进制造领域的基础工艺。然而,高强钢、高强铝合金、铸铝、镁合金、复合材料等高比强度轻量化材料以及铸件、挤压型材等轻量化结构的应用对传统点连接工艺提出巨大挑战,也促进了传统点连接工艺的技术变革和新型复合连接工艺的创新发展。为此,本文从电阻点焊、铆接以及复合点连接工艺三个方面进行综述,系统阐述了近年来各工艺的研究进展,重点分析了新工艺的机理、优势、局限性、应用现状及发展趋势,旨在为新型轻量化薄壁结构的设计与制造提供有益借鉴。

基于力与位移信号的自冲铆接质量在线监测

基于Labview软件建立了自冲铆接过程信号动态测量系统,研究了自冲铆接过程力和位移信号随时间的变化规律以及接头成形过程中力和位移的演化特征,提出以力和位移信号的特征量在线评估自冲铆接接头质量的方法,并重点研究了不同板件间隙、铆接力和凹模尺寸下力及位移信号的演化规律,并结合接头的剖面形态和准静态拉伸强度,分析了通过力和位移信号在线监测铆接接头质量的可行性。

工艺参数对QStE460TM酸洗钢电阻点焊接头性能的影响

随着轻量化在车身制造中的应用,新材料焊接性能的研究至关重要。通过一系列焊接实验获取不同焊接工艺参数条件下QStE460TM酸洗钢电阻点焊接头,同时对接头的几何形貌、显微硬度和准静态力学性能进行对比分析,结果表明:随着点焊电流的增大,QStE460TM酸洗钢的熔核直径和接头准静态强度增大,而熔核区的显微硬度下降;随着焊接时间的增加,QStE460TM酸洗钢的熔核直径先增大后趋于稳定,熔核区显微硬度和接头准静态强度呈现先增大后降低的特点。

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。结合成形过程中力一位移曲线，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。

铝合金与静音钢异种材料匹配无铆钉铆接成形特性

无铆钉铆接以其无热入、自动化程度高等优势成为异种材料连接的重要手段之一，已在汽车工业得到广泛应用。通过实验方法，研究了铝合金与静音钢这一特殊异种材料匹配的无铆钉铆接接头成形机理。结合成形过程力一位移曲线和接头各阶段断面宏观形貌，将无铆钉铆接接头成形过程分为三个阶段，并具体分析了接头形貌特征的演化规律，得到了特定模具匹配下的最优压入深度参数。通过不同模具匹配实验，研究了凸模铆头直径和凹模沉孔深度对接头几何形貌的影响规律，为工艺优化提供借鉴。

无铆钉铆接强度及失效模式预测

根据无铆钉铆接接头拉剪实验失效模式和接头截面几何尺寸给出拉剪强度计算公式,经过不同材料组合验证,计算公式与实际拉剪强度有较好的一致性。基于上述结果,在不破坏无铆钉铆接接头的前提下,根据实验材料厚度、凸凹模几何尺寸,建立关键尺寸估算模型,推导出拉剪强度估算公式,为实际生产提供参考和指导。

不锈钢多脉冲点焊过程热膨胀电极位移的变化规律

热膨胀电极位移是反映电阻点焊质量变化的重要指标,然而多脉冲焊接条件下热膨胀电极位移的动态变化与熔核生长的关系规律尚不清楚。基于商业有限元仿真软件ANSYS建立2D轴对称电-热-力耦合模型,对奥氏体不锈钢点焊过程中熔核生长、热膨胀电极位移变化以及各阶段电流对熔核形成的影响规律进行研究,并通过点焊实验对数值计算模型的有效性进行验证。研究结果表明:熔核首先在工件接触面处产生,然后沿径向与厚度方向生长,最终形成椭球状焊核;热膨胀电极位移与液态熔核尺寸具有相同的变化趋势,在焊接后期熔核进入平稳生长后,二者趋于线性相关。多脉冲焊接条件下焊接脉冲对熔核生长影响最大,预热脉冲和回火脉冲对其无明显影响。

热成形钢磁控电阻点焊工艺实验

热成形钢在车身中的逐步应用对传统钢制车身中应用最为广泛的电阻点焊技术提出了挑战。磁控电阻点焊技术是一种在传统电阻点焊工艺基础上形成的新兴磁辅助加工技术,拥有较好的应用前景。通过实验方法,在热成形钢电阻点焊过程中施加不同强度的外加磁场,通过对比分析接头熔核的宏观形貌、微观组织与力学性能的变化规律,系统研究外加水平磁场对热成形钢点焊接头的影响,结果表明:在外磁场的影响下,HS1300T铝硅镀层热成形钢的熔核直径和接头拉剪强度都明显增大,并且熔核中心产生的裂纹、缩孔等焊接缺陷都受到了有效的抑制。同时外磁场明显细化了熔核区域的晶粒,熔核边缘粗大马氏体的方向性明显减弱,熔核区硬度分布更加均匀。