AA5052自冲铆接头成形质量及其静力学性能研究

通过改变整形力、刺穿力及行程研究铆接工艺参数对AA5052自冲铆接头性能的影响,进而探究接头成形质量及其对接头静力学性能的影响。结果表明：接头失效模式均为下板与铆钉分离,这是由于在拉伸-剪切试验过程中,位于下板内部的机械内锁遭到破坏,铆钉从下板拉出。在一定范围内,随着整形力的增加钉头高度逐渐减小,接头表面越平整,内锁长度却逐渐增加;随着刺穿力的增加,钉脚张开度减小,但内锁长度却逐渐增加,可形成较好内锁值;随着行程增大,钉脚张开度随之增大,内锁长度也会增加,接头可形成较好的机械内锁且具有较好的密封抗蚀能力。整形力对AA5052自冲铆接头静力学性能影响最低,刺穿力和行程均对试件的拉伸载荷和能量吸收能力有显著影响。

连接形式与基板厚度对自冲铆接头静力学性能的影响

为了研究连接形式与基板厚度对自冲铆接头静力学性能的影响,制备了双铆钉搭接长度40 mm的5052铝合金自冲铆接头,其中两组拉伸-剥离试样的基板厚度分别为1.5 mm(DAA)和2.0 mm(BBT),一组拉伸-剪切试样的基板厚度为2 mm(DR)。基于准静态力学试验,分析了各组接头的强度、刚度、失效形式以及能量吸收水平。结果表明:DR组失效载荷约为BBT组的2.8倍,BBT组失效载荷约为DAA组的1.9倍;DR组刚度大于BBT组和DAA组;BBT组弯矩一直大于DAA组。三组自冲铆接头的失效模式为:DAA组、BBT与DR组均为铆钉与上板从下板拉脱,上板两个铆钉头下陷。BBT组能量吸收值约为DR组的1.2倍,约为DAA组的1.9倍。

钢/铝异种板自冲铆接头的腐蚀性能研究

为了分析钢/铝异质板自冲铆接头的腐蚀性能,对该接头进行了不同时间的盐溶液周浸腐蚀试验。试验后对试样进行了称量和拉伸,并进行了下板失效部位的断口分析。结果表明：腐蚀试验后试件的质量明显减小;除腐蚀0、15 d的个别接头的下板未被撕裂外,其余接头均为下板撕裂,铆钉与下板分离,且随腐蚀时间增加,撕裂更加明显;拉伸失效载荷均值和能量吸收值均先上升后下降的变化;0 d时下板拉脱断口处出现明显刮痕,腐蚀后的撕裂断口处有大量韧窝,随着腐蚀时间的延长,韧窝中夹杂物增多。

铝合金自冲铆接微动行为研究

选择两组不同厚度铝合金板制成SA15和SA25自冲铆接头并进行疲劳实验,用威布尔分布验证实验数据有效性,用疲劳三参数经验公式拟合接头S-N曲线并对比分析接头疲劳性能,用扫描电子显微镜研究接头微动行为以探索疲劳失效与微动磨损的关系。实验数据服从威布尔分布,表明数据可靠。三参数经验公式较好地拟合接头S-N曲线,SA25接头疲劳性能优于SA15接头,且在中低疲劳寿命区域SA25接头疲劳性能的优越性更为突出。SA15接头失效于上板靠铆钉头,而SA25接头失效于下板沿纽扣。SA15接头在铆接区两板间微动磨损较严重,SA25接头在下板与铆钉腿部微动磨损较严重。疲劳失效部位与微动磨损剧烈部位重合,表明微动磨损是导致接头疲劳失效的重要因素之一。

钢/铝异质组合自冲铆接头在周浸腐蚀试验中的性能研究

为研究钢/铝异质组合自冲铆接头在盐溶液周浸腐蚀试验中的性能变化,对DP590-5052(D-5)组和DP590-7075(D-7)组自冲铆试样进行盐溶液周浸腐蚀试验,并采用质量损失法和力学试验测试腐蚀前后接头性能的变化情况。研究结果表明:腐蚀试验前后,两组试样均有质量损失,随着腐蚀时间的增加,质量损失逐渐增大,腐蚀速率逐渐变缓;D-5组相对D-7组腐蚀破坏程度更明显,且对于样片,搭接区域的腐蚀破坏程度均大于样片其他区域,甚至下板铆接区域会被腐蚀出空洞;D-5组和D-7组的失效载荷值在下降前都有一段上升趋势,但D-7组失效载荷值降低程度较小;D-5的能量吸收值呈先上升后下降的趋势,而D-7呈一直下降的趋势;D-5组在0 h出现明显的刮痕,经腐蚀后下板被撕裂,并在撕裂断口处看到大量韧窝;D-7组则在腐蚀1 080 h内均有刮擦痕迹,随着腐蚀的增加,刮擦痕迹更明显,当腐蚀到720 h和1 080 h时,部分试件上会看到下板撕裂后呈韧窝状。

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。

折弯长度与铆钉数量对T型自冲铆接头静力学性能的影响

为了研究折弯长度及铆钉数量对T型自冲铆接头静力学性能的影响,采用最优铆接参数制备了两铆钉折弯长度分别为20 mm(AAT)和40 mm(DAA),单个铆钉折弯长度为40 mm(SAA)三组5052铝合金T型自冲铆接头。基于拉伸-剥离实验,分析了各组接头的强度、刚度、失效形式以及能量吸收水平。对自冲铆T型接头所受弯矩进行了分析,推导出T型自冲铆接头弯矩计算公式。结果表明:AAT组失效载荷约为DAA组1.1倍,DAA组失效载荷约为SAA组2倍;三组自冲铆接头失效模式分别为:DAA组与SAA组均为铆钉从下板拉脱,AAT组仅有1个铆钉从上板拉脱;DAA组能量吸收值约为AAT组的1.5倍,约为SAA组的1.9倍。

盐溶液周浸试验中同种/异种自冲铆接头静力学特征

为探究盐溶液周浸试验中同种／异种自冲铆接头静力学特性，分别对DP590-5052（D-5）组和5052-5052（5-5）组两组接头采用盐溶液周浸腐蚀试验，并对腐蚀后试样进行失重分析和力学测试。结果表明：腐蚀试验前后，各组试样质量均有不同程度的变化，试样已发生了腐蚀，且随腐蚀时间增加，腐蚀速率逐渐变缓；自冲铆接头的搭接区域较板材其他区域更容易发生腐蚀，D-5接头在腐蚀0h时和360h时部分试样为铆钉从下板拉出，下板未被撕裂，其余下板均在铆钉接触区呈现不同程度的撕裂纹，且随着腐蚀时间的增加，下板的撕裂纹更加明显，5-5的拉伸失效形式则未随腐蚀时间的变化而变化，均为铆钉从下板拉出失效；两组接头的失效峰值载荷和能量吸收值均在下降前呈现出短暂的上升，D-5比5-5腐蚀效果更为明显。

焊接电流对5052铝合金电阻点焊接头的性能影响

在电极压力、预压时间、通电时间和维持时间等焊接参数不变的条件下,焊接电流在14~23 k A内以1 k A间隔递增,制备10组试件。基于超声扫描无损检测和准静态力学破坏试验,分析各组接头的超声扫描图、拉剪载荷、失效模式、刚度和能量吸收值,研究焊接电流对5052铝合金电阻点焊接头性能的影响。结果表明,电阻点焊可以实现5052铝合金板材的有效连接;焊接电流为22 k A时,接头成形性较好,接头的拉剪载荷、刚度、能量吸收值等性能均较优。

1420铝锂合金自冲铆连接工艺及静态失效机理

采用两种规格铆钉对1420铝锂合金板的自冲铆接过程进行了数值模拟,并对模拟结果进行了验证。基于拉伸-剪切试验研究了两种铆钉接头的静力学性能和失效模式,并利用扫描电子显微镜对试件进行微观失效分析。结果表明:试验结果与模拟结果具有良好的一致性。大规格铆钉接头的静力学性能明显优于小规格铆钉的自冲铆接头。两种接头的失效模式均为下板与铆钉分离;大规格铆钉的接头上板出现严重撕裂,属于韧性断裂。

自冲铆接头钉脚张开度预测模型及计算方法研究

钉脚张开度是自冲铆接头成形质量评价标准之一,决定接头的力学强度。为验证自冲铆接头钉脚张开度的预测公式及计算方法,以6组不同工艺参数的自冲铆接头的载荷-行程曲线确定铆钉脚由刺穿转为扩张的关键点,得到关键点位移和总位移,结合铆接工艺参数得到钉脚张开度的预测值。结果表明:自冲铆接头钉脚张开度与板材厚度、板材强度、铆钉尺寸、铆钉硬度和模具尺寸有关;6组试验结果与预测结果误差均值在4.3%以内,表明预测公式和计算方法能很好预测自冲铆接头钉脚张开度数值,可实现钉脚张开度的在线无损检测。

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。