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。

压铸铝材料稳定性对自冲铆接接头成形质量和力学性能影响

研究了两个批次的AlSi10MnMg铸铝合金中合金成分波动以及不同热处理对自冲铆接接头成形质量和力学性能的影响,共制作了8种HC340/590DP钢和AlSi10MnMg铸铝合金的钢-铝接头。结果表明:第1批材料的Si含量高于第2批,导致抗拉强度偏高,伸长率偏低。第1批材料的接头剖面参数中的底切值低于第2批材料。两批材料的接头剪切失效模式一致,剥离和交叉拉伸的失效模式不同。由于第1批材料的抗拉强度高于第2批,第1批材料的接头剪切峰值力均高于第2批,但由于材料伸长率低,能量吸收低于第2批。在剥离和交叉拉伸试验中,第2批材料的接头峰值力和能量吸收均优于第1批材料。热处理能够改善自冲铆接接头的成形质量和力学性能。