超高强钢板与铝合金薄板自冲铆连接工艺研究

钢铝异种金属连接技术是钢铝混合车身轻量化开发难点之一,特别是超高强钢板与铝合金薄板自冲铆连接技术。通过对接头剖面底厚量和自锁量的分析,研究自冲铆工艺参数对接头质量的影响。通过剪切和剥离拉伸实验研究自冲铆接头失效载荷和能量吸收,分析结构失效形式和应用条件。实验研究和生产现场调试,获得超高强钢板与铝合金薄板自冲铆可靠连接,实现料厚均为1.2 mm的BR1500HS与铝合金薄板自冲铆技术首次应用于量产车型。     

铝合金自冲铆接工艺及力学性能研究

针对铝合金的自冲铆连接(SPR)技术为研究对象,分析了铝合金的自冲铆接工艺方法对接头质量和性能的影响,研究了自冲铆接工艺参数对接头几何特征、力学性能的影响,并进行了接头疲劳性能的CAE分析。研究发现,采用位移控制方式的SPR铆接工艺,可以获得更大的互锁值及更高的接头力学性能,而且接头的几何特征和力学性能更为稳定,SPR接头的失效形式表现出了以拉脱失效为主,其力学性能随着头高的增加而不断减小,剩余厚度对力学性能影响并不显著。当SPR接头中含有结构胶的条件下,其力学性能得到显著提升,且失效形式有转化为接头拉延失效的趋势。同时研究了自冲铆连接的疲劳强度和失效形式,研究发现位移控制和能量控制的SPR铆接疲劳性能没有显著差异,而且裂纹均在刺穿的上层铝板孔洞周围起裂,随后垂直于载荷方向扩展。最后,使用SPIDER单元分析方法对疲劳性能进行了模拟分析,得出的SPR接头S-N仿真曲线与实际S-N曲线参数基本一致,整体误差小于5%,表明SPIDER单元分析方法具有较高的有效性。     

轻型车身连接的关键技术研究及应用

使用钢铝一体化车身,可降低整车质量,但“铝-铝”及“钢-铝”连接的可焊接性差,“钢-铝”连接存在电化学腐蚀等问题,成为结构设计的难点.研究并总结了铝电阻焊（RSW）、自冲铆钉连接（SPR）及旋转钻铆（FDS）3种连接技术的设计规范与检测要求,提出“钢-铝”连接中防腐蚀问题的解决措施.3种技术均得到相应验证,并在设计、检测及返修方面取得了一定成果.     

整车耐撞自冲铆连接仿真失效参数求解方法研究

研究提出了一种基于Ls-dyna软件的自冲铆连接整车耐撞仿真方法,结合不同受力状态下的试验及有限元分析,求解不同受力状态下的自冲铆连接的失效参数,从而在保证仿真精度的同时提升仿真计算效率。在基于试验设计的基础上,首先建立了铆接接头的精细仿真模型,并利用*CONSTRAINED＿SPR2建立了简化的仿真模型,以试验与精细仿真结果的提取值作为简化参数输入,可极大提高整车耐撞模型的运算速度。该方法通过与试验结果标定分析,可实现自冲铆连接失效力峰值仿真精度达90%以上,可应用于整车级耐撞分析。     

HC340LA镀锌板/6061-T6铝合金自冲铆接头力学性能研究

针对某车型采用HC340LA镀锌板和6061-T6铝合金制备防撞梁总成连接强度达不到设计标准的问题,通过SPR工艺搭接了2种材料,系统研究了板材厚度、组合方式、铆钉开槽等工艺参数对接头拉剪载荷的影响。试验结果表明,接头拉剪载荷和失效位移受板材厚度影响显著且呈正相关关系,以铝板为下板时具有更佳的力学性能;对铆钉开槽处理,开槽后接头背面"铆扣"外观呈现与槽口对应的塌陷区,拉剪载荷随槽口深度增加而逐渐提高,并在槽口深度为1.2 mm时达到最大值5 045 N,较未开槽试样提高11%,但槽口深度进一步增加到1.6 mm时拉剪载荷急剧降低,显示与原始试样同等级力学性能。     

铝合金热熔自攻丝工艺与性能研究

以热熔自攻丝(FDS)技术为研究对象,采用正交试验设计进行不同的FDS工艺试验和对接头力学性能分析,研究了FDS工艺过程中钻孔下压力、钻孔转速、锁紧扭矩3个主要特征参数对车用铝合金FDS接头力学性能的影响。结果表明,FDS接头剪切强度的影响主次顺序是拧紧扭矩T打孔阶段转速w轴向下压力F;对剥离载荷影响的主次顺序是拧紧扭矩T打孔阶段转速w轴向下压力F;影响抗拉载荷的主次顺序是打孔阶段转速w拧紧扭矩T轴向下压力F。拧紧扭矩对FDS接头剪切载荷的影响最为显著,而打孔阶段转速对剪切载荷的影响次之,轴向下压力无显著影响。铝车身典型材料组合5182/T4-1.5mm+6063/T4-3mm最优的FDS工艺参数为:打孔阶段转速5 000 r/min,轴向下压力1.5 kN,拧紧扭矩11 N?m。     

钢铝混合后地板总成的自冲铆连接性能研究

通过子午线剖面组织分析和拉伸-剪切试验分析,对钢铝混合后地板总成的自冲铆连接性能和失效模式进行了研究。结果表明,板材的搭接组合方式对自冲铆接头的子午线剖面组织特征、拉伸剪切性能以及失效模式产生明显影响。当底层材料为AlSi10Mg高压铸铝,接头的残余底厚(t_(min))以及底层互锁长度(a)较大;当底层材料为HC340/590DP高强度钢,接头的t_(min)和a值较小。接头的失效模式可分为3类,铆钉与上板分离、铆钉腿与下板分离以及上层板材断裂。所有接头的子午线剖面特征值以及拉伸-剪切性能均满足企业标准,因此,自冲铆接可实现钢铝混合后地板总成的焊装。     

汽车热镀锌钢板激光搭接焊与电阻点焊接头拉剪性能对比研究

以DX54D+Z100MB热镀锌钢板为研究对象,通过设计线状、圆环形及C形3种不同焊缝分布形式的激光搭接焊缝与电阻点焊的拉剪性能对比试验,在保证焊缝质量满足设计方案要求前提下,完成了对4种焊缝形式连接接头的抗剪力测试,并考察了其焊缝组织组成、晶粒尺寸大小以及显微硬度分布情况。结果显示,线状焊缝的抗剪力优于C形焊缝,C形焊缝的抗剪力优于抗剪力相当的电阻点焊焊缝和圆环形焊缝;所有被检连接试样的开裂位置均始于焊缝边缘热影响区,并从一侧母材中撕裂脱出,其产生原因主要与焊接接头处的组织组成、晶粒尺寸差异、有效承载面积不同以及接头处的应力分布形态有关。     

温度对钢/铝粘接接头失效强度影响的研究

为给钢/铝粘接结构在车辆中的实际应用提供参考和指导,本文中选取了3种处于不同应力状态下的接头,包括厚基底剪切接头、45°嵌接接头和对接接头,选取-40,-10,25,50和80℃5个温度点进行测试,以研究温度变化对Plexus MA832钢/铝粘接接头失效载荷、失效形式和失效准则的影响。研究结果表明:随着温度的升高,3种应力状态接头的失效强度均呈三次多项式的下降趋势,但下降幅度与接头的应力状态有关。其中,厚基底剪切接头的强度下降最为明显,80比25℃时下降约56%;但温度变化并未引起粘接接头失效形式的变化,均表现为内聚力破坏。此外,通过接头胶层应力曲线的拟合,建立了不同温度下Plexus MA832粘接胶层的二次应力失效准则,并在此基础上,最终建立了钢/铝粘接接头在任意温度下的失效准则表达式。     

后桥钢板激光-MIG复合焊接优化研究

研究了两种后桥桥壳用低合金钢板在激光-MIG复合焊接中,接头形状、接头间隙及MIG参数变化(大、中、小MIG参数)对焊缝形状及焊缝喉厚的影响.研究结果表明,MIG参数应设置成大、中MIG参数水平,以保证在一定的接头间隙下有充足的焊接材料填入间隙而形成部分焊透的焊缝,使焊缝喉厚满足焊接强度要求;过高的MIG输入能量和过多的焊料(丝)填入将导致焊缝横截面积增大,但对焊缝喉厚的影响不是很明显;当MIG参数设置成小MIG参数水平时,0.5 mm的接头间隙或切角面为3 mm×2 mm时,对获得较大的焊缝喉厚有利.