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。     

铝合金自冲铆接工艺优化

本文针对厚板铝合金自冲铆接接头失效的问题,分析了工艺参数的4个方面:铆接速度、铆钉长度、铆模直径和铆模凸台高度对铆接接头质量的影响,并对失效的铆接接头工艺参数进行了优化,为车身铝合金连接工艺优化提供参考和依据。     

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。     

创新型锁铆连接工艺技术

1 锁铆连接技术原理和工艺过程 锁铆铆钉在外力的作用下．通过穿透第一层材料和中间层材料，并在底层材料中进行流动和延展，形成一个相互镶嵌的塑性变形的铆钉连接过程，称作锁铆连接。该铆接点具有较高的抗拉强度和抗剪强度，称作锁铆铆接点。见图1。     

复杂工况下铆粘复合接头的碰撞仿真研究

以母材为铝板的自冲铆接+粘接复合连接点为研究对象，前期通过设计连接点拉剪、撕裂和正拉3种工况下的动态拉伸试验和CAE仿真建模标定，准确获取了CAE仿真模型本构关系中的各项参数，最后对叠加多种工况的T型部件开展CAE碰撞仿真与高速撞击对比验证试验，CAE仿真准确预测连接点的失效，仿真精度达到了95.9%，精准表征了铆粘复合连接点在混合复杂工况下的变形与失效行为，在整车碰撞CAE仿真中具有较高的实用性。     

加工硬化特性对无铆钉接头力学性能影响的研究

以6063铝合金为基础,通过修改硬化指数构造了一组新的材料.建立了无铆钉接头力学性能有限元模型,对不同材料的接头抵抗轴向载荷的力学性能进行了数值模拟,并引入加工硬化影响因子β来表征不同材料加工硬化特性对无铆钉接头抵抗轴向载荷力学性能的影响程度.试验结果表明,加工硬化特性能加强无铆钉铆接接头力学性能,且对接头失效模式有一...     

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。     

结构胶对铝钢异种金属自冲铆接工艺影响研究

在金属间加入结构胶是提高异质材料自冲铆接接头质量的有效方法。以2 mm AA6061-T6和1.6 mm深冲用冷轧钢板(BUSD)异种金属连接为研究对象,研究了不同粘度结构胶对接头中胶层分布、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,因为铆接过程中胶层、板材以及铆钉的复杂作用,胶层在接头中呈非连续分布。胶铆复合有利于结构胶发挥抗剪强度高的优势,使接头抗剪性能提高到纯自冲铆接(Self-Piercing Riveting,SPR)接头的两倍以上,然而粘度较大的结构胶因为流动性差,在接头中残留量更大,导致接头中底切量下降,从而使接头正拉强度小幅降低。     

基于正交试验的铝合金一高强钢异种金属自冲铆接工艺优化

以铝合金AA6061-T6和双相钢DP590为研究对象,通过正交试验方法研究了铆钉长度、凹模中部直径和凹模凸台高度对铝合金-高强钢自冲铆接接头成形规律、接头几何特征量、拉剪强度以及失效模式的影响规律,分析了影响自冲铆接接头强度的关键因素以及在2 mm AA6061-T6+1.2 mm DP590组合下的最优工艺参数组合...     

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。     

椭圆管状铆钉自冲铆接工艺研究

以椭圆管状铆钉为研究对象,利用正交试验设计方法,针对铆接件的3种接头形式进行了单向拉伸试验,分析了不同铆接接头形式的载荷-行程曲线变化趋势。采用极差分析法和方差分析法,分析了椭圆管状铆钉的壁厚、高度、向心率、铆钉放置形式、端面角度以及板料厚度组合等参数对接头强度和剖面质量的影响,确定了合理的工艺参数组合方案,从而获得良好的自冲铆接接头力学性能。     

钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接静力学性能研究

对钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接进行静力学性能研究。先对相同试件宽度及连接端距下的2种不同料厚组合的钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接试件进行静力学试验,而后对同一料厚组合不同试件宽度W及连接端距E下的盲端拉铆连接组合进行静力学试验,以研究钢板与碳纤复合材料盲端拉铆连接的静力学性能、失效模式以及试件宽度、连接端距对其静力学性能的影响。研究表明：采用盲端拉铆钉连接钢板与碳纤板可获得较好的力学性能;碳纤板与钢板盲端拉铆连接组合的失效模式及连接最大破坏载荷与三维编织碳纤板切割方向相关;试件宽度及连接端距对连接的失效模式及最大破坏载荷均有影响。     

铝合金自冲铆工艺分析

重点介绍了铝合金工艺设计规范、铝合金自冲铆试验方法及质量判定标准,以厚度1.0 mm和1.5 mm的5系铝合金板材铆接试验为例,为板材组合达到合格的自冲铆接效果提供了相应的铆接参数,包括合适的铆钉、铆模和铆接速度等,并依据视觉及剪切、脱落静力学试验结果和自冲铆接点的失效模式分析作为质量判定标准,为后续的工艺实施和实际生产提供技术上的有益参考。     

钢铝异种材料自冲铆接模拟及工艺研究

以某乘用车钢铝混合发动机罩为研究对象,建立钢铝板材试样自冲铆接模型,模拟其铆接过程,研究不同铆模深度、铆钉长度及板材搭接顺序对铆接接头几何形状和力学性能的影响,并对优化后的铆接组合进行自冲铆接工艺试验,从而优选出最佳的钢铝铆接参数.结果表明,针对厚度1.8 mm的DP590高强钢和厚度1.2 mm的6016-T6铝合金...     

钢铝无钉铆接技术的工艺参数及静力学性能研究

研究了钢铝无钉铆接技术的工艺参数和静力学性能。通过田口方法和正交试验,评估接头剖视面颈部厚度、互锁深度,确定最优铆接方向及工艺参数;借助静载荷破坏试验,对比其与SPR连接,获得其静力学曲线及失效模式,分析材料等级、铆接方向、材料料厚对其静力学性能的影响。抗剪强度与上层材料强度正相关;抗拉强度与材料强度负相关;铆接方向从高强度到低强度,抗剪强度更高,从低强度到高强度,抗拉强度更高;上层料厚与下层料薄,抗剪强度更高;料厚的增加可提升抗拉强度。无钉铆接连接静力学性能相比SPR有所下降,可应用在非主要承载的车身结构区域。     

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。     

汽车白车身冲铆过程失效实例分析

分析汽车白车身冲铆连接脱铆失效实例,发现压铆头凹模基座侧壁长期受到高周应力而发生疲劳断裂,进而导致压铆过程不稳定,致使白车身部件连接强度下降引起连接件失效。结合拉脱力试验和剖面检测,分析了凹模基座侧壁断裂失效过程及压铆过程变化,确认压铆强度下降是由两板之间的镶嵌量Ts变小导致,而底厚X与强度的相关度差,不能作为日常质量检测的项目;凸点高度与设备稳定性相关,间接影响强度,需进行大量数据分析,因此强度控制必须以拉脱力强度值为依据。     

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。     

铝合金点焊接头疲劳性能研究及寿命分析

为了支持多环形纹路表面电极帽式铝合金点焊接头在车辆正向开发中的设计应用,设计并开展了一系列的铝合金点焊接头疲劳试验研究和疲劳寿命预测方法研究。过程中获得了点焊接头的载荷-寿命对应关系,总结了铝合金点焊接头疲劳强度受载荷方向、母材强度及厚度等因素影响的普遍规律,分析了铝合金点焊接头的疲劳失效破坏模式,并提出了评价铝合金点焊接头疲劳寿命的S-N曲线,可以有效指导铝合金点焊接头的抗疲劳设计开发工作。     

碳纤维与铝合金螺栓连接拉伸失效仿真研究

通过有限元软件ABAQUS中Explicit模块建立碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）与铝合金螺栓连接接头的有限元仿真三维模型，并进行了相对应的单钉单剪拉伸试验研究。结合试验和仿真结果，获得了螺栓连接接头在单轴拉伸载荷下的损伤失效模式。铝合金失效基于延展性（Ductile）金属失效准则，CFRP失效准则基于Hashin准则，可以表现复合材料在纤维拉伸压缩、基体拉伸压缩、法向分层拉伸压缩和纤维与基体剪切模式下的7种失效形式，复合材料起始失效后采用刚度折减规则实现刚度退化。结果表明，螺栓失效过程分为3个阶段，即线弹性阶段、CFRP损伤起始阶段、接头失效阶段。对比仿真和试验结果，以接头强度角度考虑，仿真结果与试验结果误差为6.3%，说明了有限元仿真模型的有效性。通过有限元仿真结果分析发现，在螺栓接头失效过程中，CFRP失效发生在基体拉伸和压缩模式以及法向分层压缩模式上，铝合金表现出了明显的延展性损伤形式。