预开孔对钢铝热熔自攻丝接头力学性能的影响

热熔自攻丝技术(Flow Drill Screw,FDS)作为混合材料车身中单边连接的主要连接方式,在上层板材预开孔是其常用的辅助连接方法。以HC340/590DP高强钢和6063-T6挤压铝合金为研究对象,通过剪切拉伸实验,研究了上层板材厚度及预制孔尺寸对接头剪切强度及失效模式的影响。结果表明,当上层钢板厚度为0.8 mm,预制孔直径为5.5 mm时,FDS接头剪切峰值载荷及吸能能力大大降低。当预制孔直径小于5.5 mm时,相同预制孔直径下FDS接头吸收能量能力随上层板厚度增大呈减小趋势。此外,上层钢板厚度与预制孔直径之比f影响FDS接头失效模式及力学性能,当f大于0.27时,FDS接头失效模式为螺钉断裂,剪切峰值载荷基本不变;当f小于0.27时,FDS接头失效模式为上板撕裂,剪切峰值载荷随f增大而增大。

热熔自攻丝工艺参数对板件连接质量的影响

阐述了热熔自攻丝技术的概念、使用紧固件特点以及工艺过程。对热熔自攻丝技术来说,连接点处板件的间隙、紧固件落座、底部接头状态及断面质量都是对其接头质量的评判依据,其工艺参数选取对连接件的性能影响很大。通过试验研究了FDS枪打孔阶段的轴向下压力和拧紧阶段目标扭矩对板件连接质量的影响。采用控制变量法进行实验,检测出各状态下的板间间隙、底部成型和断面情况,试验结果表明:在相同扭矩下,轴向下压力为1. 1 k N时连接效果好;目标扭矩为12 N·m时板间间隙为0,在不出现滑牙情况下,增加目标扭矩会使连接质量提高。

热熔自攻丝连接工艺的分析与优化

以铝合金板件6111及6082-T6为研究对象,采用正交实验的方法,通过对连接接头的剖面进行观察和极差法分析,研究轴向下压力(downholder力)、螺钉转速和拧紧扭矩三组过程参数对热熔自攻丝工艺连接接头参数的影响权重,并给出了1.2mm 6111+3mm 6082-T6搭接的最优过程参数组合。实际应用表明,分析得出的参数权重能够指导选择合适的热熔自攻丝过程参数,减少试验次数,提高生产效率。

基于响应曲面法的热熔自攻丝工艺参数优化

为缩短热熔自攻丝工艺的连接时间,以铝合金材料E170和SF36为研究对象,使用响应曲面法(RSM)设计试验,建立了拧紧扭矩、减速阈值、拧紧转速3个工艺参数与热熔自攻丝工艺拧紧阶段时间之间的二阶响应曲面模型。通过分析该模型的二阶响应曲面,得到3个工艺参数对热熔自攻丝工艺拧紧时间的影响规律。采用Minitab的响应优化器对拧紧时间进行最小值优化,得到一组最优参数。对比试验表明:使用优化参数后,接头力学性能基本不受影响,但拧紧时间只有原来的46.6%,优化工艺参数有效。

开孔与结构胶对热熔自攻丝接头连接质量的影响

白车身装配制造过程中,板件预开孔和加涂结构胶是2种常见的辅助连接方法。为探究热熔自攻丝(flow drill screwdriving,FDS)连接质量影响因子,为FDS工艺实际应用提供指导,文章以某车身所使用的6K21(2.5 mm)和6082-T6(3.0 mm)铝合金板件搭接为研究对象,研究预开孔与结构胶对热熔自攻丝接头金相几何特征、剪切力学性能以及失效模式的影响。研究结果表明,预开孔与结构胶对接头板间间隙有较大影响,不同条件下能不同程度地提高接头剪切力学性能,且接头失效模式有较大区别。

基于正交试验的热熔自攻丝工艺优化

为配合车身轻量化生产中焊接机器人选型,文章以热熔自攻丝工艺中孔成形阶段铆枪最大下压力为参考标准,对其工艺影响因素进行研究。以1.2 mm RC5754+3.5 mm 6082-T6铝合金板件为研究对象,基于正交试验研究螺钉转速、进给速度以及监测设定值3个参数对该工艺中最大下压力的影响规律,运用极差分析法分析得到孔成形阶段最优工艺参数组合以及对应的铆枪最大下压力。试验结果表明,分析得到的优化参数组合可以提高铆接质量,同时优化后的铆枪最大下压力可以为实际生产中铆接机器人的型号选择提供参考,节约成本。

原始间隙对热熔自攻丝接头质量的影响

由于车身制造装配等存在误差,两板件贴合会出现原始间隙。为研究原始间隙给热熔自攻丝带来的影响,以厚度为2.0 mm的6K21和厚度为3.0 mm的6082⁃T6铝合金板为对象,研究工艺参数与板间间隙之间的关系,以及如何调整工艺参数来减小原始间隙带来的影响,并通过接头的力学性能进行验证。以板间间隙与最大试验力为研究指标,运用控制变量法、origin拟合得出以下结论:轴向下压力、拧紧扭矩在一定范围内与板间间隙呈线性负相关;原始间隙会降低接头的连接质量,通过增加10%~20%的轴向下压力或者20%左右的拧紧扭矩可减弱原始间隙带来的影响,提高连接质量。

热熔自攻丝夹具的合格支撑间距探究

为研究热熔自攻丝夹具的合格支撑间距,以6k21和6061铝合金板件为研究对象,测试100 mm×40 mm板件两端无夹紧点、100 mm×40 mm板件两端有夹紧点和300 mm×120 mm板件两端无夹紧点3种不同的情况,得到不同厚度板件在不同支撑间距下的形变量。进行力学试验,验证板件形变量与力学性能的关系。结果表明:板件形变量增大,其力学性能会下降;通过设置夹紧点以及增大板件尺寸可以减小板件的形变量;对于小尺寸板件,若支撑间距大于40 mm,应该添加夹紧点;大尺寸板件的最大合格支撑间距可以设置为80 mm,且不需要设置夹紧点。试验结果可以为热熔自攻丝板件夹具的设计提供参考。

DC54钢板与6082-T6铝板热熔自攻丝工艺参数优化

为解决钢铝混合车身中钢和铝异种材料间的连接问题,以DC54钢板及6082-T6铝合金板为研究对象,对热熔自攻丝连接钢铝异种材料进行了试验研究。为得到连接接头处的最优连接质量及最优力学性能,以板间间隙、螺牙深度、最大试验力为评价指标,运用正交试验、极差法、方差法、响应曲面设计,得到了钢铝不同厚度的搭接组合、轴向下压力、拧紧扭矩这3组工艺参数对该工艺连接接头处的连接质量和力学性能的影响规律及影响权重,并对板间间隙进行了单目标优化。结果表明:工艺参数对板间间隙及最大拉伸力有明显影响,对螺牙深度及最大剪切力的影响不明显。

热熔自攻丝铆接特征参数对钢铝连接铆点质量影响

热熔自攻丝铆接因其在钢铝连接上的优势,而被广泛应用在白车身连接领域中。以通用标准GMW3032系列钢板和铝合金6061-T6为主要研究对象,参照目前主机厂的铆接工艺标准,研究了热熔自攻丝铆接中钻孔下压力、钻孔刀头最大转速、锁紧扭矩3个主要特征参数在铆接过程中的变化,讨论了不同搭接匹配下特征参数设置对钢铝连接铆点质量的影响,可对实际车身连接工艺优化提供有益借鉴。

轻量化车身热熔自攻螺接拧紧装置的设计

热熔自攻丝(Flow Drill Screw,FDS)是一种用于轻量化车身的新型机械连接工艺,为促进热熔自攻丝技术在轻量化车身上的应用,设计了一种双电机驱动的热熔自攻螺接拧紧装置,开展了热熔自攻螺接拧紧装置的结构设计和分析,利用SolidWorks对机械结构进行了三维建模,并进行了运动校核和有限元分析。结果表明,所设计的机械结构符合要求,通过运动校核与有限元分析验证了其可行性。所设计的拧紧装置为热熔自攻丝工艺的开展奠定了工程基础。

DP590/AA6111钢铝FDS与SPR接头强度试验及仿真

为对比FDS、SPR接头的力学性能并考察SPR2约束单元模型模拟FDS接头力学行为的适用性,对DP590/AA6111搭接组合下FDS、SPR接头进行多种加载工况下的力学试验。通过十字拉伸、十字剪切、十字拉剪、短搭接拉伸试验对比分析两种接头的失效模式、强度和吸能特性;基于LS-DYNA软件中接头简化力学模型SPR2,对接头强度进行仿真分析;用LS-OPT优化软件识别SPR2模型参数,并通过短搭接拉伸仿真进行验证。结果表明:在各加载工况下,FDS、SPR接头的失效模式主要为下板螺纹失效、下板铆钉脱铆;FDS接头的承载性能为SPR接头的1.1~1.3倍;FDS接头的吸能性能为SPR接头的1.6~2.6倍;SPR2模型无法准确描述接头达到极限承载点后的阶梯状失效行为。

汽车用铝合金不同连接技术对比研究

利用铝弧焊、自冲铆接(Self-Piercing Riveting,SPR),热熔自攻丝(Flow Drilling Screw,FDS)、无铆连接(Clinch)对2 mm厚度6082-T6铝合金进行连接,利用万能拉力试验机对接头进行静力学试验,分析接头的失效形式,最大载荷和能量吸收值。结果表明,铝弧焊的3种连接方式中对接的接头效率最高,达到64%,断位置位于距离焊缝中心约10 mm的热影响区;双面焊接次之,达到60.9%,拉断位置为热影响区;搭接较弱,为48.9%,拉断位置为焊缝处;FDS接头平均拉力最大,为8.39 kN,能量吸收效果为SPR接头的1.1倍,拉断形式为自攻钉剪切断裂,SPR接头平均拉力为7.11 kN,能量吸收大小为36.2 J,失效行为为铆钉从板材中脱离;相同条件下Clinch接头力学性能最低,吸能效果较差,失效形式为两层板铆点分离。

汽车车身铝合金连接构件的拉伸试验分析

铝合金板在汽车车身中有着广泛的应用,对6082-T6铝合金在3种连接工艺下的拉伸强度进行了试验研究。首先,对比了自冲铆接连接工艺(SPR)下单铆、双铆、三铆的连接强度;并进一步对比了自冲铆接(SPR)、热融自攻丝铆接(FDS)和点焊(RSW)3种连接工艺的结构件的单铆的连接强度。利用MTS810型液压万能试验机结合图像相关技术(DIC)对上述铆接形式的试件进行拉伸试验,研究3种连接形式的强度与可靠性。通过SPR连接形式下的单铆、双铆和三铆试件的试验结果对比可知:双铆试件能够充分发挥铝合金材料性能,对采用SPR铆接形式的产品的安全设计有重要意义。通过对3种连接形式的单铆对比发现:SPR连接工艺的承载能力好、可靠性高。该试验结果可以指导汽车工艺的选择和优化。