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局部热处理对自冲铆接头强度影响的研究

局部热处理对自冲铆接头强度影响的研究

作者：王医锋昆明理工大学

学位级别：硕士

伴随汽车轻量化设计制造的发展,轻型钢板、镁合金、钛合金等新轻型材料得到了广泛应用。在我国近年来发展起来的一种薄板材料连接新技术--自冲铆连接技术,其包括无铆钉自冲铆接和有铆钉自冲铆接。无铆钉自冲铆连接通过连接设备对板材进... 详细信息

伴随汽车轻量化设计制造的发展,轻型钢板、镁合金、钛合金等新轻型材料得到了广泛应用。在我国近年来发展起来的一种薄板材料连接新技术--自冲铆连接技术,其包括无铆钉自冲铆接和有铆钉自冲铆接。无铆钉自冲铆连接通过连接设备对板材进行挤压变形,能够将两层甚至多层薄板材料用传统的连接方法很难实现连接的新轻型材料连接起来,形成一个具有一定强度的无铆钉铆接点,生成机械内锁从而实现材料的连接;有铆钉自冲铆接通过专用连接设备在连接过程中利用板材和铆钉的塑性变形及回弹形成的机械内锁来实现的板材的连接。本文以410不锈钢、TA1钛合金无铆钉自冲铆及有铆钉自冲铆,热处理前后各组接头为研究对象,基于试验分析研究了接头局部淬火热处理前后拉伸与疲劳性能,SEM电镜扫描微观断口形貌等。对比分析了接头热处理前后的静强度、疲劳寿命等性能,完成了一定的研究工作,获得了410不锈钢、TA1钛合金两种连接形式接头热处理前后的静强度、失效位移、失效模式、能量吸收值及410不锈钢两种接头形式的疲劳性能、断口形貌等部分研究成果。本文相关研究主要从如下方面进行展开：1、410不锈钢、钛合金无铆钉自冲铆及有铆钉自冲铆连接相关研究对410不锈钢、钛合金薄板进行了无铆钉自冲铆及有铆钉自冲铆连接工艺的研究,获得了1.0mm+1.0mm组合搭接的410不锈钢、钛合金无铆钉自冲铆和有铆钉自冲铆接头的最优铆接工艺参数,并进行静力学性能和疲劳性能试验试件的制备。2、基于试验对410不锈钢、钛合金无铆钉自冲铆及有铆钉自冲铆热处理前后接头静力学性能进行研究分析对制备好的410不锈钢、钛合金无铆钉自冲铆及有铆钉自冲铆接头进行局部淬火热处理,后对八组接头进行准静态力学性能测试,获得了接头的载荷-位移曲线及静态失效过程和失效模式,并对各接头进行能量吸收能力分析。3、基于试验对410不锈钢无铆钉自冲铆及有铆钉自冲铆热处理前后接头疲劳性能研究对制备好的1.0mm+1.0mm410不锈钢无铆钉自冲铆及有铆钉自冲铆热处理前后各四组接头进行疲劳试验,获得了接头的S-N曲线及疲劳失效过程和失效模式。4、基于SEM试验对疲劳断口进行分析选取疲劳试验后的410不锈钢无铆钉自冲铆及有铆钉自冲铆热处理前后接头出现的不同疲劳失效模式的典型断口进行电镜扫描试验,并对其微观断口形貌进行描述分析。

关键词：局部淬火自冲铆静强度疲劳强度 SEM分析

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热处理对工业纯钛自冲铆接头力学性能的影响

航空材料学报 2015年第6期35卷 48-52页

作者：卢毅何晓聪王医锋邢保英昆明理工大学机电工程学院昆明650500

对工业纯钛自冲铆接头整体进行去应力退火和淬火处理,并对未热处理和热处理后的接头进行静拉伸试验,对比分析热处理工艺对接头的力学性能及失效机理的影响。结果表明:两种热处理工艺可以提高工业纯钛自冲铆接头的静强度,去应力退火可以... 详细信息

对工业纯钛自冲铆接头整体进行去应力退火和淬火处理,并对未热处理和热处理后的接头进行静拉伸试验,对比分析热处理工艺对接头的力学性能及失效机理的影响。结果表明:两种热处理工艺可以提高工业纯钛自冲铆接头的静强度,去应力退火可以提高接头的静态能量吸收能力,淬火对接头的静态能量吸收能力几乎没有影响;三种接头的失效模式都为铆钉被拉出或拉断,且未热处理的接头的铆钉断口呈现为沿晶脆性断裂特征,去应力退火后的接头的铆钉断口呈现为韧性断裂特征,淬火处理后接头的铆钉断口呈现为准解理断裂特征;去应力退火为工业纯钛自冲铆接头较优的热处理工艺。

关键词：自冲铆工业纯钛热处理拉伸试验断口分析

局部热处理对不同模具压印接头静力性能影响分析

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材料导报 2014年第12期28卷 91-94页

作者：刘福龙何晓聪曾凯王医锋卢毅昆明理工大学机电工程学院昆明650500

首先对同种基板不同压印模具的压印连接接头进行局部热处理,然后再进行拉剪试验,研究局部热处理对不同模具压印连接接头的抗拉强度、失效位移、能量吸收能力以及失效模式的影响。结果表明:局部热处理对方形与圆形模具压印连接接头的抗... 详细信息

首先对同种基板不同压印模具的压印连接接头进行局部热处理,然后再进行拉剪试验,研究局部热处理对不同模具压印连接接头的抗拉强度、失效位移、能量吸收能力以及失效模式的影响。结果表明:局部热处理对方形与圆形模具压印连接接头的抗拉强度均有提升作用;对方形模具的失效位移有增大作用,对圆形模具失效位移有减小作用;对能量吸收能力均有提高作用。失效模式也受到局部热处理影响,方模与圆模压印接头经局部热处理后颈部被撕裂程度都增大,其中圆模压印接头经热处理后失效模式由内锁拉脱失效变为颈部断裂失效。

关键词：局部热处理压印接头模具拉剪试验接头强度

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钛合金压印接头热处理前后静态失效机理分析

材料导报 2015年第16期29卷 98-101,119页

作者：张越何晓聪卢毅王医锋昆明理工大学机电工程学院昆明650500

对钛合金进行压印连接,将得到的压印接头分成3部分,一部分不予处理,一部分进行整体淬火处理,一部分进行整体退火处理,再将热处理前后的接头进行静态力学实验,并运用扫描电子显微镜对接头拉伸断口进行微观分析。结果表明,未处理的钛合金... 详细信息

对钛合金进行压印连接,将得到的压印接头分成3部分,一部分不予处理,一部分进行整体淬火处理,一部分进行整体退火处理,再将热处理前后的接头进行静态力学实验,并运用扫描电子显微镜对接头拉伸断口进行微观分析。结果表明,未处理的钛合金压印接头静拉伸失效载荷为4567.22N,变形位移为1.19mm;淬火处理的钛合金压印接头载荷和位移值均大幅度降低;退火处理的钛合金压印接头失效载荷降低了10.9%,变形位移比未处理的接头增加了7.6%。3种接头失效模式均为颈部断裂失效,从微观角度分析可知钛合金压印接头断口呈现韧窝形貌和少量解理特征,主要为韧性断裂;钛合金压印接头淬火后断口出现准解理特性和滑移特征,为脆性断裂;钛合金压印接头退火后断口呈现准解理和均匀的韧窝特征,主要为韧脆混合断口。

关键词：钛合金压印连接热处理力学性能断口分析

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镀锌钢压印接头热处理后拉剪强度及组织形态

宇航材料工艺 2015年第5期45卷 62-65页

作者：王医锋何晓聪曾凯刘福龙昆明理工大学机电学院昆明650500

通过搭建局部热处理试验装置,对镀锌钢压印接头部位进行火焰淬火处理。然后对试件进行力学性能测试,制备金相试样观察分析经过局部热处理后接头显微组织,并对比热处理前后组织的显微硬度。结果表明:火焰淬火使接头失效时颈部撕裂程度变... 详细信息

通过搭建局部热处理试验装置,对镀锌钢压印接头部位进行火焰淬火处理。然后对试件进行力学性能测试,制备金相试样观察分析经过局部热处理后接头显微组织,并对比热处理前后组织的显微硬度。结果表明:火焰淬火使接头失效时颈部撕裂程度变大;拉剪强度提高16.7%;经过火焰淬火处理接头部位材料组织呈现为板条状马氏体,该组织较未经过热处理的组织显微硬度提升了12.1%。

关键词：压印接头热处理拉剪强度显微组织分析

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钛合金异种材料单搭自冲铆接头力学性能

宇航材料工艺 2015年第3期45卷 76-80页

作者：卢毅何晓聪王医锋刘福龙昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为研究钛合金异种材料单搭自冲铆接头的力学性能,本文使用接头剖面直观检测法分析了四种铆接接头的成形质量,先后对铜-钛合金接头(H62-TA1接头)和钛-铝合金接头(TA1-AA5052接头)进行准静态力学性能测试,得到了两种接头的载荷-位移曲线... 详细信息

为研究钛合金异种材料单搭自冲铆接头的力学性能,本文使用接头剖面直观检测法分析了四种铆接接头的成形质量,先后对铜-钛合金接头(H62-TA1接头)和钛-铝合金接头(TA1-AA5052接头)进行准静态力学性能测试,得到了两种接头的载荷-位移曲线。采用狄克逊准则剔除异常值,并通过变差系数法验证了试验数据的可靠性。研究结果表明:H62-TA1接头质量优于TA1-H62接头,TA1-AA5052接头质量优于AA5052-TA1接头;H62-TA1接头强度(5 177.8 N)高于TA1-AA5052接头(4 296.9 N),H62-TA1接头能量吸收值(21.9 J)大于TA1-AA5052接头(10.2 J);H62-TA1接头失效模式为铆钉拉出失效,TA1-AA5052接头失效模式为下板拉断失效。

关键词：自冲铆单搭接头钛合金准静态力学性能失效模式

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钛合金同种和异种板材压印连接研究

热加工工艺 2015年第9期44卷 23-26页

作者：张越何晓聪王医锋卢毅昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为研究钛合金压印接头的力学性能,先后对钛合金-钛合金(TA1-TA1)压印接头、钛合金-铜合金(TA1-H62)压印接头、钛合金-铝合金(Al5052-TA1)压印接头进行拉剪试验及失效模式分析,并采用学生t分布证明其数据可靠性。研究结果表明:三种接头... 详细信息

为研究钛合金压印接头的力学性能,先后对钛合金-钛合金(TA1-TA1)压印接头、钛合金-铜合金(TA1-H62)压印接头、钛合金-铝合金(Al5052-TA1)压印接头进行拉剪试验及失效模式分析,并采用学生t分布证明其数据可靠性。研究结果表明:三种接头均为上板颈部断裂;TA1-H62接头强度最大,Al5052-TA1接头强度最小;TA1-TA1接头能量吸收值最大,Al5052-TA1接头能量吸收值最小;钛板作为上板压印连接时,提高下板材料的塑性可以提高接头质量。

关键词：钛合金压印连接学生t分布拉剪试验能量吸收

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钛/铜异种材料压印接头静态失效机理分析

热加工工艺 2016年第1期45卷 1-5页

作者：张越何晓聪王医锋卢毅昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

对钛—钛、钛—铜及铜—钛压印接头进行了静态力学性能试验。对比分析了三种接头的静力学行为,并运用扫描电子显微镜对接头拉伸断口进行微观分析。结果表明,TA1-H62接头静拉伸强度和能量吸收值最大(4944.52 N,5.034J),TA1-TA1接头略小(4... 详细信息

对钛—钛、钛—铜及铜—钛压印接头进行了静态力学性能试验。对比分析了三种接头的静力学行为,并运用扫描电子显微镜对接头拉伸断口进行微观分析。结果表明,TA1-H62接头静拉伸强度和能量吸收值最大(4944.52 N,5.034J),TA1-TA1接头略小(4641.24 N,3.515 J),H62-TA1接头最小(2877.19 N,1.426 J);三种接头失效模式均为颈部断裂失效,TA1-TA1接头断口呈现解理和韧窝形貌,同时具有韧性断裂和脆性断裂的特征;TA1-H62接头断口出现明显韧窝和延伸区特征,为典型的韧性断裂;H62-TA1接头断口呈现小而浅的"U"型韧窝,为强度较低的韧性断口。

关键词：钛合金压印连接板材顺序力学性能断口分析

5052铝合金单搭自冲铆接头微动疲劳损伤机理研究

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热加工工艺 2016年第5期45卷 16-19页

作者：赵伦何晓聪卢毅王医锋昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

采用5052铝合金单搭自冲铆接头进行疲劳试验,研究了微动疲劳损伤对单搭自冲铆接头疲劳寿命的影响。并运用扫描电镜和能谱仪对接头微动损伤区域进行了微观分析,研究了接头微动疲劳损伤机理。结果表明:在应力比为0.1、最大疲劳载荷为接头... 详细信息

采用5052铝合金单搭自冲铆接头进行疲劳试验,研究了微动疲劳损伤对单搭自冲铆接头疲劳寿命的影响。并运用扫描电镜和能谱仪对接头微动损伤区域进行了微观分析,研究了接头微动疲劳损伤机理。结果表明:在应力比为0.1、最大疲劳载荷为接头拉剪强度的80%时,接头疲劳寿命为36826次;最大疲劳载荷为接头拉剪强度的30%时,达到疲劳寿命极限200万次。接头疲劳寿命与其微动疲劳损伤程度有关,微动疲劳损伤会减弱接头的疲劳寿命。接头疲劳失效形式主要为下板沿铆钉扣处断裂,断裂方向与加载方向垂直。接头微动疲劳损伤过程可分为微动损伤阶段和微动疲劳阶段。在微动损伤阶段,微动磨屑在接头微动接触面不断产生。在微动疲劳阶段,脱层和微裂纹的出现导致接头失效。

关键词： 5052铝合金单搭自冲铆接头疲劳寿命微动疲劳