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...     

铝合金高强钢自冲铆接工艺仿真研究

针对传统的以试验方法确定自冲铆接工艺参数成本高以及效率低等问题,开发了自冲铆接工艺过程有限元仿真模型,探索通过仿真方法进行自冲铆接工艺参数优化的可行性。分析了模具形貌以及板材屈服强度波动等因素对铝钢异种金属自冲铆接接头内下层板应力分布的影响规律。仿真、试验结果表明,采用平底模具铆接铝合金AA6005-T5和高强钢DP590时,增加模具宽度或减小模具深度有利于降低接头中铆钉尖端下层板的应力集中,从而避免接头中产生裂纹。板材屈服强度的波动不仅会影响接头中下层板的最大应力,还会改变应力集中位置,上层板屈服强度的负波动或下层板屈服强度的正波动更容易使接头中产生裂纹。     

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。     

铝车身半空心自冲铆强度优化设计

以铝合金6061-T4和5052-H32为研究对象,参照目前主机厂的铆接工艺,通过研究不同板厚、不同铆模、不同铆钉的铆接接头的几何特征和拉伸强度,分析其连接强度的主要因素及几种工艺参数匹配,完成建立半空心自冲铆工艺辅助设计模型。整个半空心自冲铆工艺强度设计优化及验证过程,符合主机厂连接工艺标准,可以在实际的白车身生产中推广应用。     

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。     

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。     

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。     

基于有限元模拟的自冲铆接工艺参数优化

对2 mm+2 mm搭接的5052 H32铝合金板自冲铆接工艺进行数值模拟，采用L9（34）正交表选取铆钉长度、铆钉直径及模具凹下面积3 个因素的3 个水平，以接头剪切强度最大为目标，首先模拟铆接接头形成的下压过程，并将模拟获得的接头形貌与试验结果对比一致后，再模拟三维剪切拉伸过程获得接头的剪切力学性能，通过方差分析得出最佳工艺参数为铆钉长度6.5 mm，铆钉直径5.14 mm，模具凹部面积5.12 mm²。同时，将各尺寸因素对接头横截面形貌、下压过程及剪切拉伸过程的力- 位移曲线、接头的等效应力和塑性应变的影响进行分析。对自冲铆接工艺过程建立了完善的有限元模型，该模拟方法可作为自冲铆接工艺设计及其工艺参数优化的依据。     

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。     

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。     

自冲铆接工艺过程的有限元数值模拟

采用塑性有限元方法建立了自冲铆接有限元模型,对自冲铆接过程进行了数值模拟分析。探讨了铆接过程中半空心铆钉和板料的变形特点,以及凹模凸台高度对铆接效果的影响程度。模拟、试验结果表明,自冲铆接过程分为压紧、铆钉穿透板料、铆钉尾部张开和成型(墩锻)4个阶段;塑性变形主要集中在铆钉尾部与板料及模具与板料的接触部位;当凹模凸台较高时,自冲铆接的自锁性能和效果较好;模拟结果和试验结果吻合较好。     

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。     

钢铝车身自冲铆接接头质量影响因素浅析

自冲铆接(SPR)是钢铝车身制造的主要连接工艺。文章介绍了自冲铆铆接质量的评判标准及影响铆接质量几个主要因素——铆钉、铆模、板材特性和冲铆速度,并重点对这几个因素是如何影响钢铝车身铆接点质量的进行了分析。     

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。     

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。     

基于正交试验的铝合金覆盖件模面优化

本文中基于正交试验,采用Dynaform软件进行某车型AA6014-T4铝合金机舱盖外板模面结构的设计和优化。研究表明:模面的拔模斜度对机舱盖外板的减薄率影响最大,而边界延长量对其增厚率影响最大。当其它成形工艺参数一定时,优化得到的最佳工艺参数为:边界延长量4mm、凸模圆角20mm、拔模斜度20°和凹模圆角10mm,经仿真和试验验证,板件成形质量好,无开裂和起皱等缺陷。     

双相钢在高应变速率下的力学行为研究

对目前广泛应用于汽车结构件和覆盖件的DP590/1.4 mm、DP590/1.8 mm、DP780/1.4 mm(热镀锌板)、DP980/1.8 mm进行室温条件下的准静态力学性能和动态力学性能研究。研究表明,双相钢的弹性模量不随应变速率的变化而出现明显的变化;双向钢有明显的应变速率敏感性,随着应变速率的增加,材料的屈服强度和抗拉强度有明显的升高;材料的延伸率随高应变速率的变化比较复杂;厚度对材料应变速率的影响不大。     

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。     

钢铝异种金属CMT焊接工艺研究

对1 mm AA5182铝合金板与0.8 mm DC56D+Z 50/50镀锌钢板搭接接头进行了CMT焊接工艺试验,通过对两种不同焊丝的使用对比,得到焊丝成份对钢铝焊接接头金属间化合物生成厚度的影响关系。研究了不同焊接电流下,金属间化合物厚度的变化情况,及其对接头力学性能的影响。     

汽车用先进高强钢成形性能研究

通过显微组织分析、拉伸试验、成形极限试验、杯突试验及扩孔试验对汽车用先进高强钢DP590、DP780、TRIP590和TRIP780的成形性能进行研究。结果表明,DP钢和TRIP钢都具有较高的强度和良好的塑性,而TRIP钢相对较高的n值及延伸率表现出更好的成形性能。在成形工艺的选择上,TRIP钢适用于拉延及翻边工艺,而DP钢则更适用于拉延工艺。