【摘要】：為了解決汽車鋁合金車身連接的困難,電磁鉚接這種常用于航空航天制造的連接技術(shù)得到了人們的重視。本文針對2A10鋁合金鉚釘和6082-T6鋁合金板材,進行了電磁鉚接的有限元仿真和工藝試驗。探究了鉚模深度和角度對電磁鉚接變形過程、接頭準靜態(tài)力學性能、疲勞性能以及微觀組織形貌的影響。首先采用ANSYS Multiphysics和LS-DYNA建立了電磁鉚接多物理場耦合模型,電磁場計算結(jié)果表明作用于驅(qū)動片上的電磁力與放電電流變化趨勢基本相同,等效集中電磁壓力的峰值約為220kN,鉚模能有效提高釘桿的相對干涉量。同時分析了鉚釘鐓頭內(nèi)部的應變場、溫度場,確定了絕熱剪切帶是由于材料的相對滑動和熱軟化效應共同作用產(chǎn)生的。其次,對2A10鋁合金鉚釘和6082-T6鋁合金板料進行了電磁鉚接試驗。通過對比鉚釘鐓頭尺寸,驗證了有限元模型的準確性。金相觀察結(jié)果顯示平鐓頭、40°鐓頭內(nèi)存在上下兩條絕熱剪切帶,而60°、80°鐓頭內(nèi)存在一條下剪切帶。剪切帶內(nèi)的晶粒發(fā)生嚴重變形。測量了鉚釘剖面的維氏硬度,并與數(shù)值模擬獲取的等效塑性應變對比,證明了二者的變化趨勢基本相同。此外確定了鉚釘半圓頭位置的強化作用最弱。最后,進行了電磁鉚接接頭的準靜態(tài)拉脫試驗和拉脫疲勞試驗。在準靜態(tài)拉脫試驗的研究中,發(fā)現(xiàn)準靜態(tài)拉脫載荷隨鉚模角度的減小而增大,40°鉚模電磁鉚接試件最大拉脫力較平?jīng)_頭電磁鉚接試件提升了8.4%。疲勞試驗結(jié)果表明,鉚模成形試件的疲勞壽命優(yōu)于平?jīng)_頭電磁鉚接和壓鉚,80°鉚模鉚接的試件疲勞壽命最佳。鉚模成形的試件失效均發(fā)生在上板。采用掃描電鏡觀察斷口微觀形貌,對疲勞裂紋的擴展過程及接頭的失效過程進行了探究。對于板料斷裂的失效模式,疲勞裂紋源位于上板下表面與釘孔相連位置。通過對幾種鉚模角度的疲勞斷口進行對比分析,發(fā)現(xiàn)40°、60°試件由于干涉量過大,導致板料產(chǎn)生了疲勞裂紋源,加速了板料的疲勞裂紋擴展。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG938
【圖文】：

RLC電路線圈驅(qū)動片放大器鉚釘鉚接板頂鐵鉚模圖 1.1 電磁鉚接原理圖1.2.2 國內(nèi)外電磁鉚接技術(shù)的發(fā)展及應用電磁鉚接技術(shù)的早期研究工作始于美國和前蘇聯(lián)，20 世紀 70 年代初，美國格魯門宇航公司為 F-14 戰(zhàn)斗機開發(fā)了一套電磁鉚接設(shè)備，解決了鈦合金結(jié)構(gòu)鉚接干涉量不均勻的難題[12]。20 世紀 70 年代至 80 年代，該公司利用電磁鉚接的原理，成功開發(fā)出應力波制孔、應力波焊接、應力波緊固裝配等工藝，并為之申請了多項專利，隨后該公司電磁鉚接結(jié)構(gòu)的輕量化進行了探究[13]，此外對電磁鉚接的疲勞性能進行了系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明，電磁鉚接工藝能降低預制孔中裂紋擴展速度，有效提高鉚接結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。上世紀 70 年代波音公司也自行開發(fā)了電磁鉚接設(shè)備，使用兩把電磁鉚槍對有液密要求的部位進行雙向加載鉚接。并為該電磁鉚槍申請了專利[14]，到上世紀 80 年代

涉量分析涉量是用來衡量鉚釘變形后對鉚釘孔的擴張量。鉚接接頭的疲勞壽命[43]。常用相對干涉量或絕對可通過以下公式來表示：( )%-100DDDI00= ×發(fā)生擴張變形后的鉚釘孔徑，D0為鉚釘孔的原始干涉量通常由加載側(cè)向鉚釘圓頭一側(cè)逐漸遞減[44]鋁合金接頭的平均相對干涉量控制在 2%~4%[45]程對鉚模深度從 1.2 至 1.7mm、鉚模角度自 40o至提取圖 2.11 所示三個位置的釘桿直徑，通過式(值，如表 2.6 所示。選取兩組工藝試驗中的平均結(jié)果進行對標，如表 2.7 所示，可見數(shù)值模擬與

鉚模尺寸對電磁鉚接鉚釘變形及接頭力學性能影響研究表 2.7 數(shù)值模擬與試驗平均相對干涉量對標試驗值 數(shù)值模擬值 0° 2.157% 2.043% 0° 1.337% 1.339% 6 的 30 組數(shù)據(jù)中隨機選取 23 組，采用三次多項式構(gòu)建鉚均相對干涉量的函數(shù)表達式，表達式為：3231212220121I = I+ax+bx+cx+dx+exx+fx+gx示平均相對干涉量，1x 表示鉚模角度，2x 表示鉚模深度式(2.17)中的系數(shù)進行擬合。并構(gòu)建出鉚模深度、鉚模角度應面，如圖 2.12 所示。

【參考文獻】

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1 郭玉琴;朱新峰;楊艷;熊倪;;汽車輕量化材料及制造工藝研究現(xiàn)狀[J];鍛壓技術(shù);2015年03期

2 張岐良;曹增強;秦龍剛;陳允全;;鈦合金電磁鉚接數(shù)值模擬[J];稀有金屬材料與工程;2013年09期

3 李奕寰;曹增強;張岐良;馮東格;;鉚模傾角對鉚接質(zhì)量的影響研究[J];航空學報;2013年02期

4 李永兵;李亞庭;樓銘;林忠欽;;轎車車身輕量化及其對連接技術(shù)的挑戰(zhàn)[J];機械工程學報;2012年18期

5 鄧將華;李春峰;于海平;江洪偉;鄭則鑫;;電磁鉚接各參數(shù)對線圈放電電流的影響[J];鍛壓技術(shù);2010年05期

6 曹增強,佘公藩;新型應力波鉚接設(shè)備研制中若干問題探討[J];機械設(shè)計;1998年03期

7 曹增強;國外電磁鉚接技術(shù)發(fā)展狀況[J];航空科學技術(shù);1997年04期

8 盧維嫻 ,陸在慶;鈦合金應力波鉚接中絕熱剪切的顯微分析[J];爆炸與沖擊;1985年01期

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1 郭鴦鴦;電磁鉚接鉚釘變形及鉚模結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

2 陳靜怡;電磁鉚接過程及接頭力學性能數(shù)值模擬與試驗[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

3 孫立強;新型手持式電磁鉚槍的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

4 劉衛(wèi)華;低電壓電磁鉚接工藝參數(shù)及成形機理的研究[D];武漢理工大學;2004年

本文編號：2750081