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。

FDS技术在钢铝混合车身上的应用

随着汽车轻量化的发展,新材料、新工艺不断被应用,高强钢、铝合金、镁合金及碳纤维等轻质材料应用比例越来越高。多元化的材料对连接工艺和技术也带来了新的挑战,传统的电阻点焊已不再适用,包括流钻螺钉(FDS)、自冲铆接、铝点焊、结构胶等连接新工艺逐渐被主机长广泛应用。文章基于某款钢铝混合的轻量化新能源车型,介绍了铝合金减震器塔与钢制车身的流钻螺钉FDS连接设计与应用,希望能给同行以参考。

车身结构胶对FDS连接接头抗剪切性能影响的研究

为提高车身的连接强度、提高连接接头的力学性能,结构胶被广泛应用于白车身制造过程。在钢铝混合FDS连接接头中添加车身用结构胶,将大幅度提高接头的抗剪切力和力学性能。以1.2 mm HC420/DP780、3 mm厚6082系列铝板进行FDS连接实验研究,研究包括单纯结构胶连接、纯FDS连接以及FDS增加结构胶连接3种实验。结果表明:增加车身结构胶能够使抗剪切力提高到纯FDS铆接的3倍左右。

工艺参数对6082-T6/AlSi10MnMg异种铝合金热融自攻丝接头成形性的影响

为探究工艺参数对6082-T6/AlSi10MnMg真空压铸铝合金热融自攻丝接头成形性的影响,采用正交试验法,将穿孔转速、进给速度和拧紧扭矩作为试验变量,通过极差分析研究了工艺参数对最小衬套高度和平均螺牙深度的影响规律。在正交试验结果的基础上,建立了参数值与被测指标的响应面模型,研究了各参数对成形质量影响的显著性。对最优工艺参数组合的接头进行了强度测试。结果表明,穿孔转速和进给速度对最小衬套高度影响显著,但二者的交互作用对最小衬套高度影响较小。平均螺牙深度主要受拧紧扭矩的影响,穿孔转速和进给速度对平均螺牙深度的影响较弱。在拉拔和拉剪工况下,工艺参数对接头强度有较大影响,参数优化后接头强度分别提高了9.48%和8.64%,剪切工况下接头强度变化较小。

高柔性弹夹式流钻螺钉铆接系统研究

流钻螺钉工艺主要应用于空间狭小、封闭管腔等只能单边可达的铝型材、铝铸件部位。汽车行业主要采用的吹钉式流钻螺钉铆接设备受送钉管限制,存在可达性差、节拍慢等不足。传统弹夹式流钻螺钉铆接设备一套只能使用一种规格的螺钉,每增加一种规格螺钉,需要额外增加一台机器人和一套设备,设备利用率低,投资成本高。对此,提出兼容多规格螺钉的高柔性弹夹式流钻螺钉铆接系统,解决了吹钉式流钻螺钉铆接设备和传统弹夹式流钻螺钉铆接设备存在的问题,满足柔性、高效的生产需求。介绍了高柔性弹夹式流钻螺钉铆接系统的组成、原理和特点,分析了系统中的拧紧枪和充钉站。

不同流量下螺杆钻具特性分析及预测

螺杆钻具在不同流量下性能参数的预测在工程实际中倍受关注。在分析对比若干试验数据的基础上,总结出了螺杆钻具在不同流量下性能曲线的变化规律。指出输出扭矩、转速与压差的关系是决定螺杆钻具性能的关键;定子和转子之间的泄漏流量以及输出扭矩与有效压差(压差-启动压差)之间存在确定的对应关系,且该关系与入口流量无关;钻具启动压差随入口流量增加而增大。采用数值计算方法确定了这3种关系,并在此基础上给出了性能预测的数学模型。经对比,计算数据与实测结果基本相符,验证了该方法的正确性,为不同流量下螺杆钻具性能参数的预测提供了有效的方法。

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。

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。

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。

结构胶对钢铝热融自攻丝工艺的影响研究

结构胶与其他连接工艺组合,能够发挥各自的优势。为研究结构胶与热融自攻丝工艺组合对其影响,文章以1.8mmDC56D+Z软钢和2mm6082-T6铝合金为研究对象,研究了结构胶对热融自攻丝工艺连接过程、接头几何特征量以及准静态力学性能的影响规律。研究表明,连接过程中的下压力、扭矩由于结构胶的加入有小幅降低,接头板件间隙有所增加。结构胶与热融自攻丝组成复合连接既能有效发挥结构胶抗剪性强的优点,又能发挥热融自攻丝吸能高的优点,混合接头剪切力为无胶接头的1.62倍。

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。

螺杆钻具在充气欠平衡钻井中的输出特性研究

欠平衡钻井在低压油藏中已得到较好的应用。在充气欠平衡钻井过程中,气体的注入量对马达的输出特性影响较大。因此,了解气体注入量对马达输出特性的影响显得异常重要。充气欠平衡钻井时,钻井液在充入气体前密度、粘度等变化导致了充气欠平衡钻井中在不同气液比情况下马达输出特性发生改变。通过建立马达等效模型求出环空当量直径,从而求出不同气液比时马达的压力降,并得到不同气液比情况下马达压降、扭矩、转速、功率等输出特性。并且对这些输出特性进行比较,得出了马达的各种输出特性随气液比增加的变化规律:马达压降减少,扭矩减小,转速增加。该研究成果为提高欠平衡钻井马达的工作效率提供了理论依据。

汽车轻量化连接用自流钻螺钉挤压成形工艺研究

目的针对自流钻螺钉现有工艺生产效率低、易产生晶粒粗大等问题,提出了一种新的多工步冷挤压成形工艺——利用模腔控制螺钉尾部形状,并验证了该工艺的可行性。方法利用有限元软件DEFORM-3D对提出的3种不同冷挤压方案成形过程中的金属流动规律、材料填充情况、成形力进行了数值模拟,讨论了方案一和方案二中锻造缺陷产生的原因,最后根据方案三的模拟结果设计了相应模具并进行了试验验证。结果根据方案三成形出的自流钻螺钉充填饱满,第一道工序是将圆棒坯料一端直接挤压成螺钉特定的尾部形状,该工序所需成形力为42.4kN。第二道工序是将螺钉头部镦粗,该工序所需成形力为58.2kN。第三道工序是终锻成形,该工序所需成形力为287.4kN。结论通过有限元模拟,确定了自流钻螺钉三工步冷挤压成形工艺,提出了能够避免折叠产生的预制坯形状和模具结构,实现了自流钻螺钉尾部的可控成形。通过试验验证,形成了稳定的成形工艺窗口和可靠性较高的模具结构,实现了该产品的批量生产。

螺杆钻具旁通阀故障分析和结构优化

螺杆钻具旁通阀是螺杆钻具的主要部件之一,主要起着沟通钻柱内通道和井筒环形空间的作用,在起下钻作业过程中保证钻柱内泥浆顺利泄到井筒环形空间,防止泥浆溢出污染井台。前期现场试验表明,螺杆钻具旁通阀质量的好坏,直接关系着螺杆钻具的稳定性和可靠性,关系着螺杆钻具井下作业施工的成败。本文针对单螺杆钻具旁通阀的基本结构组成和工作原理,分析总结了单螺杆钻具旁通阀的常见故障,提出了单螺杆钻具旁通阀的结构改进方案,极大的提高了螺杆钻具工作时的稳定性和可靠性,最后从流体力学的角度推导了螺杆钻具旁通阀开启流量的计算公式,并进行了设计实例实验验证,为螺杆钻具旁通阀的结构设计提供了理论依据。

薄壁件热熔钻孔技术及发展现状

热熔钻是一种新兴的轻量化结构连接方法,它能在板料上生成衬套并实现单侧无屑连接,同时具备可拆卸等特性,现从热熔钻连接的工艺方法、应用现状、不同连接方式和工艺参数等对连接件质量与性能的影响,多层板的热熔钻连接以及热熔钻连接的理论等进行分析,介绍热熔钻技术及发展现状,比较了各种热熔钻技术的特点。

Principles and application of RES welding technology

Friction element welding technology is rich of flow drill screws combined with friction welding technology and is developed for the hot-forming steel plate and aluminum alloy welding of car body-in-white.In this paper,the principle of RES welding technology,equipment,technical characteristics,application condition and welding parameters are analyzed systematically.Moreover,the changing laws of welding parameters and welded joint quality control standards are described,which provides the necessary technical support for safety and light-weight car body design requirements.This study has high practical application value,and enriches the automobile body joining technology.

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。

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。

四川省甘孜州康定县高原地热井施工工艺

康定县地热资源丰富,但开发利用少,仅2008-2009年由四川省地质工程勘察院在中谷地区实施地热勘探井2口,钻探深度共计184.96m。DZK02井是部署在四川省雅拉河中上游热水塘区块地热资源大盖沟沟口雅拉河右岸一级阶地上的第一口预探井,设计井深2 000m。钻井施工主要面临地层倾角大、地层出水量大、温度高、岩性破碎等施工难题。施工队伍采用螺杆纠斜、清水控压等钻井工艺,圆满完成了该井的施工任务。为该地区地热水的开发利用进行了有益的尝试。

铝车身自动冷连接技术的柔性应用

目前市面上针对铝车身的连接工艺,有自冲铆接、流钻螺钉拧紧、无钉铆接等,在工艺及设备成熟应用的基础上,探究不同工艺的互换性,满足各大主机厂对铝连接技术的柔性需求。主要介绍在已建立的铝连接试验阵地中,通过对介质、设备接口的快速通断,将自冲铆接设备、流钻螺钉拧紧设备、无钉铆接设备实现在同一台机器人上进行柔性切换的目的。