碳纤维复合材料-铝合金自冲铆接头成形规律及力学性能

碳纤维复合材料在轻量化车身制造方面具有巨大的潜力和应用空间,而实现复合材料的有效连接则为一大挑战。采用自冲铆技术开展碳纤维复合材料和铝合金板材的连接工艺探索,总结了铆钉类型、冲铆速度和铆模尺寸对接头结构参数的影响规律,分析了冲铆过程中底切结构的形成机制,考察了不同板厚接头的强度性能及失效方式。研究发现,自冲铆接头底切值主要受到钉脚刺入下板深度及脚尖局部力矩作用的影响,且随铆钉有效长度、冲铆速度及铆模深度的提升而增加。通过工艺优化,碳纤维复合材料和铝合金板之间可得到成形结构良好的自冲铆接头,其机械内锁强度能够达到铝合金板接头的89%,而相同板厚时,复合材料自冲铆接头相比于铝合金接头的突出薄弱点在于其上板抵抗集中应力破坏的能力。