异种材质自冲铆接接头成形质量研究

以汽车零/部件常用材质双相钢和铝合金的自冲铆接接头为研究对象,采用Simufact.forming有限元模拟仿真软件建立双相钢DP600和铝合金AA6061的自冲铆模型,按基板的不同叠放顺序和铆钉规格进行自冲铆接数值模拟。通过分析铆接接头的钉头高度等参数,找出了铆钉长度和基板的叠放顺序对上下2种叠层材料自冲铆接过程及接头连接质量的影响规律。结果表明:DP600和AA6061为基板的自冲铆接模拟仿真试验中,铆钉长度为6.0 mm时的连接质量最优;铆钉相同而基板叠放顺序互换时,上层为DP600和下层为AA6061的铆接接头质量优于基板叠放顺序互换的铆接接头质量;铆钉长度在一定范围内增大可提高自冲铆接接头的自锁性能,提升自冲铆接接头的质量。     

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。     

基于Simufact的自冲铆接试验与仿真平台设计

自冲铆接技术是铝合金连接工艺的重要方法之一,搭建自冲铆接的试验与仿真平台是研究自冲铆接技术的重要基础。针对厚度为1.6mm的6000、2.2mm的6063-T6和2.2mm的6082-T6铝合金材料,利用电子万能试验机和自冲铆接夹具设备搭建试验平台,完成了三层结构的自冲铆接试验,并采用线切割技术观察铆接剖面效果。接头剖面质量的表征参数:水平自锁量、垂直自锁量、最小底部厚度、铆钉张开度和铆接力分别为0.512mm、0.711mm、0.133mm、7.66mm和36.189 6kN。基于Pro/E和Simufact软件搭建联合仿真试验平台并完成1.6mm的6000、2.2mm的6063-T6和2.2mm的6082-T6铝合金的三层结构铆接仿真试验。通过对比试验平台和仿真平台获得的铆接接头发现,仿真结果剖面形态与实际剖面形态较为相似,水平自锁量、垂直自锁量、最小底部厚度、铆钉张开度和铆接力的误差分别为6.6%、4.2%、5.6%、4.0%和6.4%,验证了SPR仿真平台的有效性。     

基于神经网络无铆钉自冲铆接头力学性能预测

为研究钢铝一体化结构车身无铆钉自冲铆接接头力学性能,引入反向传播神经网络模型来描述板材厚度、板材硬度和成形接头底部直径等工艺参数与接头剪切力及剥离力强度等力学性能的映射关系.由于标准反向传播网络存在训练精度低、收敛速度慢及泛化能力差等缺陷,采用归一化法与Levenberg-Marquardt算法相结合的算法来优化神经网络预测模型连接权值,提高了神经网络模型的预测精度和泛化能力.对神经网络的预测结果进行检验的结果表明,训练后的神经网络模型能够准确有效地预测无铆钉自冲铆接接头力学性能,证实了神经元网络应用于无铆钉自冲铆接接头力学性能预测的可行性与可靠性,为优质的钢与铝无铆钉自冲铆接接头的设计提供了依据.     

半空心铆钉自冲铆接的研究进展

半空心铆钉自冲铆接是一种快速的机械紧固连接,是用来连接两层或多层、同种或异种材料的冷成型技术。由于汽车轻量化的要求和新能源汽车的发展,大量的镁、铝合金、涂层和复合材料等难以采用点焊连接的材料应用于车身结构。因此,研究半空心铆钉自冲铆接,分析自冲铆接头的强度和可靠性,对汽车轻量化的发展有很大意义。在对已发表的文献进行总结与分析的基础上,介绍了铆接过程中铆钉尺寸和凹模尺寸、铆接工艺参数的优化,以及数值模拟在自冲铆接中的应用,最后对铆接质量做出评价。通过概述半空心铆钉自冲铆接技术的研究进展,展望未来的研究方向,为进一步深入研究提供基础,促进汽车轻量化和新能源汽车的发展。     

洗衣机箱体的铆接

在洗衣机生产中,普通薄钢板箱体连接可采用点焊,而薄铝板制作的箱体,只能采用铆接。过去我们使用抽芯铆钉,手工操作,效率低,质量不稳定。后经多次试验,成功地采用新型的自铆连接。它是通过两块相连铝板本身。相互铆接在一起的。自铆方式有两种:冲孔、翻边铆接(见图1),其缺点是零件被冲了一个孔。另一种为不穿孔的,其工作原理如图2所示。凸模向下运动,使两铝板同时开始拉深,当两铝板接触到凹模底部时,通过一定的挤压力,     

模具工艺参数对自冲铆接工艺过程及铆接质量的影响

通过对6063铝合金板料自冲铆接过程的实验和数值模拟,分析了自冲铆接工艺过程中半空心铆钉和板料的变形和受力.对比研究了铆接过程中铆钉载荷与位移的关系曲线,探讨了模具的深度、模具凸台高度和模具圆角半径对铆接质量的影响.研究表明,计算机模拟与实验结果吻合良好,自冲铆接工艺参数的探讨为提高铆接质量提供了理论依据.     

面向多单位协作的自冲铆接工艺数据库共享平台设计

自冲铆接技术是铝合金连接的重要方法之一.本文通过研究自冲铆接的工艺生产过程,发现目前自冲铆接工艺信息生产时研究对象多但研究信息更新有壁垒等缺陷.针对此种缺陷设计开发了一款可供自冲铆接工艺生产全过程使用的数据共享平台.该平台采用前后端分离技术,基于B/S架构,后端使用SpringBoot开发框架,前端使用Vue开发框架.可供材料厂商、零部件厂商、整车厂和科研单位使用.提供了自冲铆接相关法规与标准文件检索,零部件选用、试验设计工艺参数选用以及成形接头质量的无损检测功能,提高了自冲铆接工艺的研发速率.     

铝板无铆钉自冲铆接质量及强度的试验研究

由于具有传统点焊连接无法替代的优势,无铆钉自冲铆接技术在汽车、家电等行业中得到了较广泛的应用.铆接接头的质量及强度是人们关注的热点问题,而铆接工艺参数和模具结构参数是影响接头质量和强度的主要因素.通过对同种铝板件L5在不同的压边力及模具结构参数下的无铆钉自冲铆接的试验研究,分析这些参数对铆接接头的失效形式、断面质量和剪切强度的影响规律.研究结果表明:接头剪切时的主要失效形式是剪断;合理的铆接工艺参数及模具结构参数可以得到比较理想的接头断面质量及较高的接头剪切强度.     

双半剖自冲铆接头拉伸剪切微动滑移特性分析

通过有限元数值模拟方法和力学性能试验研究5052铝合金自冲铆接头接触界面处的微动滑移特性和演变过程。搭建显微测量平台,设计双半剖自冲铆接头试样,并进行单向拉伸剪切试验和数值模拟。结果表明:自冲铆接头接触界面处存在微动滑移现象;拉伸剪切状态下的试验结果和数值模拟结果吻合较好,且最大应力分布在铆钉腿底部与下板接触位置及铆钉与下板自锁处。双半剖模型可定性地描述自冲铆接头的微动滑移特性,并可作为接头机械内锁区域滑移错动量的检测模型。     

单搭自冲铆接过程的数值模拟及质量评价

自冲铆接是在板料和铆钉之间形成连接而不需要预冲孔的新工艺。介绍了自冲铆接的原理,利用有限元软件LS-DYNA对单搭自冲铆接工艺过程进行数值模拟,分析了铆接成形过程、应力应变和时间-载荷变化趋势,对铆接效果及质量进行了评价。     

SPFC440钢/5052铝自冲铆接头与胶铆复合接头腐蚀性能对比

为研究SPFC440钢与5052铝合金自冲铆接头的腐蚀性能,分别制备了自冲铆接和胶铆复合两种接头。通过对不同腐蚀时长下的两种接头试样进行疲劳性能测试,分析了粘胶剂对铆接接头腐蚀疲劳性能的影响,并对疲劳断口、裂纹扩展进行SEM和EDS检测。结果表明：粘胶剂的存在不仅提高了接头强度,还保护了金属界面,减小了电偶腐蚀的影响;随着腐蚀时间的增长,复合接头的最大静载荷值不断减小,自冲铆接接头最大静载荷先增大后减小;复合接头的拉伸失效模式与自冲铆接接头的失效形式相似;自冲铆接接头的疲劳裂纹主要集中在下板料的铆钉周围,复合接头主要为下基板的断裂;铆钉与下板相互接触区域以及两板间接触面出现了严重微动磨损。     

单搭自冲铆接过程的数值模拟及质量评价

自冲铆接是在板料和铆钉之间形成连接而不需要预冲孔的新工艺。介绍了自冲铆接的原理,利用有限元软件LS—DYNA对单搭自冲铆接工艺过程进行数值模拟,分析了铆接成形过程、应力应变和时间-载荷变化趋势,对铆接效果及质量进行了评价。     

镁/钢异种板自冲铆连接及耐腐蚀性能研究

现有的镁/钢件连接技术尚不能完全满足实际应用的技术要求，压铆、锤铆和旋转半空心铆钉自冲铆接技术(SPR)等容易使镁合金件产生开裂；电阻点焊和搅拌摩擦焊等技术连接强度太低，达不到连接强度要求；螺栓连接和拉铆必须预先打孔，存在操作和装配不方便等问题。研发了一种爆炸驱动的超高速自冲铆接用铆枪和铆接新工艺，铆钉从射钉器的射击口射出的速度大于152m/s，从而实现镁合金板与钢板的实心铆钉自冲铆接，避免镁合金板的开裂，使镁/钢牢固连接，拉剪力F_m≈5273.1N。采用此技术铆接的镁/钢板材试样用密封胶对铆钉及连接搭接部位缝隙进行密封后，耐腐蚀实验(GB/T6461-2002)研究表明，中性盐雾测试结果可达1500小时10级，即试样完好，无腐蚀破坏发生。     

铝合金自冲铆成形过程最大冲压载荷的反演模型

基于材料塑性变形虚功原理并结合上限定理,展开自冲铆成形过程最大冲压载荷的反演分析。以成形接头几何特征参数(钉脚张开度、铆钉几何尺寸参数、被连接材料的厚度)、铆钉和被连接材料力学性能参数以及冲头与铆钉的接触面接触条件为反演计算模型的控制量,建立最大冲压载荷的反演计算模型;同时,针对多种铝合金自冲铆成形开展最大冲压载荷的验证试验研究。结果表明：所建立的反演模型计算值与试验值的平均误差为7.82%,验证了最大冲压载荷反演计算模型的有效性;最大冲压载荷与铆钉的强度、长度成正比,与铆钉内腔深度成反比,为获得静力学性能较优的自冲铆接头应适当增加铆接最大冲压载荷。此外,在相近的最大冲压载荷作用下,较低硬度的被连接材料搭配较低硬度的铆钉,易获得大张开度的接头。     

自冲铆钉管脚参数与铆接强度关系研究

半空心铆钉自冲铆接工艺是一种不需要预先钻孔而连接板料的新型连接工艺,铆钉管脚参数的差异对铆接强度有很大的影响。以铆钉管脚尖部与外径的距离d为参数,设计不同的铆钉,加工后进行铆接试验。铆接后的试样切开后观察剖面形状,并且对试样进行拉伸和撕开实验进行强度测试,以此研究不同的d值参数对铆接强度的影响。实验表明参数d值为0.2mm时,底切量的值最大,试样铆接强度达到最佳。通过比较d值不同的实验试样在小位移处承受的载荷,发现拉伸试样和撕开试样在小位移处承受的载荷按大小排序与试样最大承受载荷的排序不一致。     

钛合金薄板自冲铆接工艺及失效行为研究

基于自冲铆接(SPR)技术,从降低板材硬度和提高铆钉硬度两个角度,实现了对TA1钛合金薄板的有效连接,并制备了TH(降低板材硬度)和TR(提高铆钉硬度)两组钛合金自冲铆接头。通过力学试验研究了两组接头的静力学和疲劳性能,并且基于三参数经验公式采用S-N曲线拟合法绘制出接头S-N曲线。最后,从宏观角度分析两组接头的失效行为,并利用高真空扫描电镜(SEM)进行TR接头的微观断口分析。结果表明:从自冲铆接技术优势和工程实际角度考虑,TR接头的铆接方式比TH接头更具实际操作意义。TH接头的静失效载荷和能量吸收性能均优于TR接头;且两组接头的静力学失效形式均为铆钉断裂。而TR接头疲劳性能更优,且两组接头均出现了下板断裂和铆钉断裂的多种疲劳失效形式。此外,依据SEM观测结果推断出因下板断裂而失效的TR接头,其疲劳裂纹源于铆钉脚应力集中点,且首先沿板宽方向扩展,后沿板厚方向延伸,直至接头完全断裂失效。而因铆钉断裂而失效的TR接头,其断口呈现出典型的疲劳脆性断裂特征。     

铆速对SPR自冲铆接接头成形性能的影响

针对低碳钢340和铝合金6000的异种金属SPR自冲铆接接头,利用板材-铆钉-设备的设计思路,计算并选择合适的铆钉和铆接设备。采用五种不同的铆接速度进行该种接头的自冲铆接试验。观察各铆速下接头的截面成形形貌,并测得铆速增大时,接头底切量增大,底部厚度和剩余厚度均减小。通过测试接头的拉剪强度、脱落强度,发现两者均随铆速的增大而增大,且脱落强度增幅较小。接头失效形式主要为自锁失效和板材失效两种。铆速对接头成形性能的影响机理,主要由冲压载荷峰值变化和应变速率变化两方面组成。载荷峰值越大,接头成形性越好;应变速率越大,板材加工硬化程度越高且断裂应力越大。     

连接方式对紧固孔疲劳性能的影响

通过对紧固孔件的疲劳试验,研究不同连接方式对其疲劳性能的影响.对两种不同连接方式的紧固件的疲劳试验结果进行对比分析,对疲劳断口进行观察分析,基于当量初始裂纹(equivalent initial flaw size)理论计算不同连接方式下的原始疲劳质量.试验结果表明,采用沉头铆钉连接方式紧固孔的疲劳寿命略长于采用沉头螺栓连接方式的紧固孔,但沉头铆钉连接方式紧固件疲劳寿命的分散性较后者大;铆接紧固件的当量初始裂纹尺寸比螺接紧固件小,原始疲劳质量有所提高;在不同连接方式下,裂纹萌生位置不变,裂纹萌生寿命约为紧固件总疲劳寿命的80％.     

基于Simufact Forming的半空心铆钉自冲铆接参数对铆接成形的影响研究

以1.5 mm+1.5 mm A6062铝合金为研究对象,结合单一变量设计法进行参数组合,使用Simufact forming有限元软件对铆接过程进行模拟仿真,主要研究了凹模深度、凹模凸台高度、冲头速度3个工艺参数对半空心铆钉自冲铆接成形的影响,及参数对几何特征量的影响趋势,为半空心铆钉自冲铆接工艺参数进一步优化提供有益的借鉴。