基于车身轻量化的新型钢铝连接技术研究

应用铝合金等轻质金属材料是实现车身轻量化、降低整车油耗及排放的有效方式。介绍了一种新型的汽车用钢板和铝板连接技术,该技术通过钢钉冲铆铝板和钢钉与钢板点焊工艺实现了钢铝连接,称之为钢铝电阻焊连接(Intelligencte Welding,IW)。较自冲铆连接(Self Pierce Rivet,SPR)和自攻螺纹连接(Flow Drill Screw,FDS),其能在保证连接强度的条件下实现钢铝之间低成本、高品质的连接,具有很好的发展前景。     

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。     

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。     

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...     

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。     

铝板自冲铆接接头性能影响因素与失效模式研究

以铝板自冲铆接接头为研究对象,全面考虑板材厚度、铆接顺序、铆钉长度、铆钉直径和烘烤硬化影响因素,设计正交试验,并获得拉剪工况下的失效载荷和失效模式。首先分析比对锁切量与失效载荷,发现锁切量对铆点的失效载荷起到决定性作用,锁切量越大,失效载荷越大,随后以此为基础,全面解释了各影响因素对铆钉性能的影响,包括：锁切量一定时,失效载荷并不会随着下板厚度增加或铆钉长度的增加而变大;薄板与厚板铆接可以获得更大的失效载荷;可选择较大直径的铆钉,以获得更大的失效载荷;烘烤硬化对铆点的失效载荷无影响等,最后分析实际获得的多种接头失效模式,发现当2种存在明显厚度差别的铝板铆接接头拉剪失效时,失效均发生于薄板一侧,薄板与厚板间的强度和厚度差异对失效模式起了决定性作用,本研究对于铝覆盖件铆点设计、碰撞CAE仿真和实车碰撞后的铆点失效模式的预测具有较高的实用性。     

一种新型钢铝连接技术的静力学及防腐性能研究

介绍了一种新型的汽车用钢板和铝板的连接技术,该技术通过钢钉冲铆铝板以及钢钉与钢板点焊两步工艺实现了钢铝连接,称之为Intelligence Welding(IW)。通过对比IW、自冲铆连接(SPR)、自攻螺纹连接(FDS)3种连接方式在试片级静力学剪切和拉伸试验中的结果,证明IW的静力学性能满足工程应用要求;通过对比IW、SPR、FDS 3种连接方式在循环腐蚀试验中的表现,证明IW的防腐性能满足工程应用要求。     

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。     

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...