铆接铝合金板铆钉失效缺陷检测方法研究

针对车身用铝合金板内部铆钉缺陷特征提取难度大、缺陷类型与程度识别准确率低的问题,提出一种基于高斯卷积深度信念网络与双向长短期记忆网络相结合的铆钉失效缺陷诊断模型与检测方法。首先,面向5种铆钉断裂缺陷设计试件并搭建自动检测系统,通过规划和调整探头姿态有效地降低提离效应对检测信号的影响。其次,设计双网络融合诊断模型提取和学习多维度缺陷特征信息,解决检测曲线中由时序变化特性和空间分布状态表征的缺陷信息提取难题。实验结果表明,与传统卷积网络及单一深度信念网络相比,优化后算法诊断模型的平均准确率为99.85%,相比提升了14.54%,且具有良好的通用性和鲁棒性,可实现铆钉内部缺陷的在线诊断。

穿透式自冲铆接接头成形工艺及力学性能

为探究穿透式自冲铆接工艺,建立了穿透式自冲铆接过程的有限元仿真模型,并开展了工艺试验研究,探究了铆钉长度和底板厚度对铝合金/聚碳酸酯异质穿透式自冲铆接接头力学性能的影响,分析了PC板的预热温度对铆接成形裂纹产生的影响。结果表明,穿透式自冲铆接工艺过程可分为压紧、刺穿上板、刺穿下板和成形4个阶段;穿透式自冲铆接接头的失效载荷和能量吸收值均随着铆钉长度和底板厚度的增加而增加;热处理不仅可以抑制裂纹的产生,还可以提高接头的力学性能,预热处理后接头的最大失效载荷相较于常温处理的试样提升了26.21%。

特大型圆柱滚子轴承电铆工装的设计改进

通过分析特大型圆柱滚子轴承组合式保持架的铆接结构及铆接方法,设计出一种改进的轴承电铆工装,该工装可以旋转,减轻了操作者的劳动强度,提高了生产效率。

失效铝合金平底无铆连接接头的原位固相修复方法

为了修复失效平底无铆连接接头并提高其力学性能,提出一种原位固相修复方法。通过对比研究平底无铆连接接头和修复接头的显微组织、力学性能和断裂失效行为,验证修复方法的可行性和有效性。结果表明,失效平底无铆连接接头的断裂颈部被成功地原位修复。焊核的显微组织被充分细化,使得修复接头的力学性能得到提升。转速和持续加热时间对修复接头的力学性能起着至关重要的作用。与平底无铆连接接头相比,冶金结合使修复接头的力学性能得到加强。修复接头的最大拉剪强度提高了409.90%,最大断裂伸长量提高了68.92%。断裂失效行为表明,修复接头的强度明显高于原始平底无铆连接接头,这说明失效平底无铆连接接头的修复方法是可行有效的。

电磁铆接驱动力计算及可视化系统设计

电磁铆接是一种电磁力驱动加载的铆接技术,其铆接驱动力是影响铆钉成形质量的关键因素。为了掌握电磁铆接驱动力的变化规律,运用数学建模方法,简化电磁铆接驱动力求解过程,建立感应式与自激励式电磁铆接驱动力数值计算模型,并通过试验验证了模型建立的可靠性。同时利用MATLAB App Designer对电磁铆接驱动力计算进行了可视化系统的设计,实现了对电磁铆接驱动力的简便计算。基于该系统,以自激励式电磁铆接为例,分析了电参数对铆接驱动力的影响规律。研究结果表明,放电电压和电容的增加以及回路电阻和回路电感的减少,有利于提高自激励式铆接驱动力的峰值和变化速率。

干涉配合铆接镦头尺寸与干涉量关系

基于塑性成形原理和等体积变形法建立了铆接镦头尺寸与干涉量关系的理论模型,采用ABAQUS有限元软件建立了铆接过程的数值模拟模型,设计了3组与仿真模型参数相同的铆接试验,根据建立的镦头尺寸与干涉量的关系模型,对仿真和试验结果的干涉量进行了对比分析。结果表明,仿真和试验干涉量分布规律一致,数值模拟得到的相对干涉量与考虑上板变形时得到的相对干涉量误差为9.54%,比不考虑上板发生塑性变形时的误差小近20%;3组压铆试验测得平均干涉量与压铆仿真模拟的理论计算值误差小于10%,进一步验证了镦头尺寸与干涉量关系模型的正确性和有效性。

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。

大直径钢铆钉电磁铆接工艺及性能试验研究

电磁铆接技术可以有效地使大直径铆钉一次成形,快速生产高质量铆接接头,在航空航天工业中有广阔的应用场景,但目前针对大直径钢铆钉电磁铆接接头的相关研究较少。本文通过搭建大直径铆钉电磁铆接平台,对直径10 mm的钢铆钉进行工艺试验。试验结果表明,铆接后的镦头直径均随着放电能量增大而增大,镦头高度均随着放电能量增大而减小。在相同放电能量下,预制孔直径越大,镦头高度越低且直径越大。此外,大直径钢铆钉电磁铆接接头的干涉量随着放电能量的增大逐渐增大。预制孔直径10.1 mm铆接接头的干涉量始终要大于预制孔直径10.3 mm铆接接头。与此同时,由于预制孔直径为10.3 mm铆接接头在铆接过程中容易歪斜,此值不宜作为优选工艺参数。另外,综合放电能量区间参数,得到了大直径钢铆钉电磁铆接最佳工艺参数:预制孔直径10.1 mm、放电能量15.5 kJ。最后,对大直径铆钉电磁铆接接头及传统液压铆接接头的干涉量和机械性能进行了对比。结果表明,对于最佳工艺参数制备的大直径钢铆钉电磁铆接接头,其干涉量为2.15%,较液压铆接接头的干涉量1.75%数值更大,也更均匀,其最大剪切载荷及吸能值高于液压铆接接头。

基于电磁铆枪的CFRP结构干涉螺栓动态压入方法研究

为提高复合材料螺栓结构的干涉配合连接质量和力学性能,提出了基于电磁铆枪的CFRP干涉配合螺栓动态压入(Dynamic press-in,DI)方法。对DI方法的压入工艺进行了试验研究,并与静态压入(Static press-in,SI)方法的压入质量进行了对比。测量得出了干涉配合螺栓压入过程的压入力–位移曲线,从宏观和微观两方面评估了压入方法和干涉量对层压板压入损伤的影响。此外,对不同压入方法接头力学性能进行了对比,评估了DI对接头性能的连接效果,并初步探讨了DI方法有益于接头性能提高的机理。结果表明,与SI相比,DI能显著降低干涉配合压入阻力,且随着干涉量的增大这一优势更加明显。压入损伤对比结果显示,DI方法有助于钉孔装配界面质量的提高。在静拉伸试验中,DI方法试样比SI方法试样表现出更高的极限承载强度和连接刚度。

SWRCH35K自冲铆接的失效分析与疲劳寿命预测

针对某车机械离合器SWRCH35K铆接结构在做耐久台架试验时发生断裂问题,通过疲劳寿命预测分析其影响因素;建立离合器铆钉有限元模型,对其施加边界条件,进行有限元分析,根据分析结果进行结构优化设计。结果表明:直径φ4的铆钉CAE疲劳寿命在65万次左右,不满足100万次的要求;优化设计后,直径φ5的铆钉CAE疲劳寿命达到200万次左右,满足设计要求,与台架试验结论一致。由此说明,采用有限元技术预测铆钉疲劳寿命可行,可为离合器铆接设计提供参考。

平底无铆连接的材料流动行为及接头失效机理研究

平底无铆连接在轻量化结构中具有广阔应用前景。本研究旨在分析平底无铆连接过程中的材料流动行为和接头失效机理。在不同的成形载荷下,使用平底无铆连接工艺连接Al5052-H32铝合金板材。建立了平底无铆连接有限元模型,分析其材料流动规律。通过接头的金相观察以及硬度测试得到连接过程中材料的实际流动行为。采用扫描电子显微镜对材料力学性能测试后的失效接头断口进行观察,从而研究其失效机理。结果表明,在平底无铆连接过程中,材料流动最活跃的区域集中在冲头圆角处的上板区域。在剪切试验中,接头断裂的微观形貌表现为脆性-韧性混合断裂。在拉伸试验中,观察到接头断裂的微观形貌具有韧性断裂特征。

Progressive Failure Analysis of Composite/Aluminum Riveted Joints Subjected to Pull-Through Loading

Out-of-plane mechanical properties of the riveted joints restrict the performance of the wing box assembly of airplane.It is necessary to investigate the pull-through performance of the composite/metal riveted joints in order to guide the riveting design and ensure the safety of the wing box assembly.The progressive failure mechanism of composite/aluminum riveted joint subjected to pull-through loading was investigated by experiments and finite element method.A progressive damage model based on the Hashin-type criteria and zero-thickness cohesive zone method was developed by VUMAT subroutine,which was validated by both open-hole tensile test and three-point bending test.Predicted load-displacement response,failure modes and damage propagation were analysed and compared with the results of the pull-through tests.There are 4 obvious characteristic stages on the load-displacement curve of the pull-through test and that of the finite element model:first load take-up stage,damage stage,second load take-up stage and failure stage.Relative error of stiffness,first load peak and second load peak between finite element method and experiments were 8.1%,-3.3%and 10.6%,respectively.It was found that the specimen was mainly broken by rivet-penetration fracture and delamination of plies of the composite laminate.And the material within the scope of the rivet head is more dangerous with more serious tensile damages than other regions,especially for 90°plies.This study proposes a numerical method for damage prediction and reveals the progressive failure mechanism of the hybrid material riveted joints subjected to the pull-through loading.

手工电磁铆接过程及复合材料铆接质量研究

为研究电磁铆接技术的工艺可行性,通过工艺试验探究了手工电磁铆接工艺的可操作性,并从镦头成形、钉孔干涉以及复材损伤3个角度进行了铆接质量分析。结果表明,铝铆钉与钛铌铆钉合适的铆接电压分别为550~600 V和750~790 V。即便是在550 V电压下,电磁铆接的瞬时冲击力也可能使得操作人员不易稳定地固持铆枪和顶铁。易导致镦头斜面、零件表面碰伤及铆卡印等损伤。肌电信号分析结果表明,相比气动锤铆,电磁铆接的冲击力使得操作人员的手臂肌肉负荷增加约50%。铆接质量方面,在复材–钛合金及复材–复材结构上,电磁铆接镦头尺寸均满足工艺要求,复合材料无损伤,且钉孔之间可产生较可靠的干涉配合,但镦头歪斜与边缘小斜面等问题限制了其应用。

单人操作型电磁铆枪研制

电磁铆接技术可以解决大直径、难成形材料铆钉铆接难题。与风动铆枪相比,由于增加了减振系统,导致电磁铆枪体积较大,一般只能用于结构开敞部位的铆接。为了解决电磁铆枪在不开敞结构中应用受限的问题,研制了铆枪与顶铁一体化的单人操作型电磁铆枪。首先,分析了电磁铆接工作原理;其次,开展了铆枪的钳形顶铁、铆钉夹持系统、铆枪减振系统与散热系统的结构设计,并通过有限元模拟分析验证了钳形顶铁的强度和刚度;最后,使用该铆枪进行了铆接能力试验,并测试了铆接力。试验表明,该铆枪可以成形Φ4 mm以下的钛铌铆钉,镦头尺寸有较好的重复性,并且该铆枪的结构强度也安全可靠。

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。

自冲铆接、无铆钉铆接与电阻点焊强度对比试验研究

采用Q195钢板和5A05-O铝板对自冲铆接、无铆钉铆接和电阻点焊3种连接工艺进行了试验,对各种连接接头进行了拉伸测试,并且分析其失效形式。试验结果表明:对于钢板与钢板的连接,电阻点焊接头静强度大于自冲铆接和无铆钉铆接接头静强度;对于铝板与铝板的连接,自冲铆接接头静强度大于电阻点焊和无铆钉铆接接头静强度。对于不同连接工艺,钢板与钢板之间的连接强度约是铝板与铝板之间的连接强度的2到4倍。

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。

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。

提升Impact铆接质量和降本提效的研究

Impact铆接技术为汽车装焊车间常见的连接技术。由于其内部机械连接结构复杂,且打钉时内部条件及外部条件要求高等特点,导致其铆接质量的不稳定,维护成本高等问题。鉴于此,本文对于Impact设备进行内部连接改造、铆枪分级管理、维护保养策略修正、测试环节管理等方面的优化。有效减少现场断钉等质量问题,提高OEE,且减少日常维护成本,提高维护保养效率。

铆接新技术及其现状

介绍摆辗铆接技术。