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5052铝合金压印-电阻点焊复合连接可行性研究

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塑性工程学报 2019年第2期26卷 193-198页

作者：初明明何晓聪张杰昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为了提高压印连接接头的强度,改善电阻点焊对铝合金连接不稳定的问题,对5052铝合金压印-电阻点焊复合连接的可行性进行了探究性试验。在焊接时间和焊接压力保持不变的情况下,将焊接电流(23-27 k A)视为唯一变量,探究了焊接电流的最优值... 详细信息

为了提高压印连接接头的强度,改善电阻点焊对铝合金连接不稳定的问题,对5052铝合金压印-电阻点焊复合连接的可行性进行了探究性试验。在焊接时间和焊接压力保持不变的情况下,将焊接电流(23-27 k A)视为唯一变量,探究了焊接电流的最优值。利用超声波水浸聚焦入射法对复合连接接头的成形性进行了检测;使用MTS材料试验机对试样进行了拉伸-剪切试验,得到了压印-电阻点焊复合连接接头的最大静拉伸载荷、失效形式及能量吸收值。结果表明:压印-电阻点焊复合连接可以实现对5052铝合金接头的有效连接且接头形貌可以利用超声C扫描进行检测;在焊接时间和焊接压力不变的情况下,适当增大焊接电流,接头的最大静拉伸载荷和能量吸收能力均有所提高,焊接电流的最优值均为25 k A;当焊接电流继续增加,接头内部结构遭到破坏。

关键词：压印电阻点焊复合连接超声波C扫描拉伸-剪切试验能量吸收值

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木塑窗角的熔焊注塑复合连接试验

东北林业大学学报 2014年第8期42卷 126-130页

作者：赵辉张圣源杨秀轩刘芬芬王清文东北林业大学哈尔滨150040

应用熔焊技术和注塑成型技术相结合的复合连接技术,对木塑窗进行了角部连接试验。木塑窗型材成分为60%的木粉(WF)、36%的聚乙烯(PE)和4%的马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)。复合连接试验由熔焊连接和注塑连接组成。通过对比不同焊接温度下的... 详细信息

应用熔焊技术和注塑成型技术相结合的复合连接技术,对木塑窗进行了角部连接试验。木塑窗型材成分为60%的木粉(WF)、36%的聚乙烯(PE)和4%的马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)。复合连接试验由熔焊连接和注塑连接组成。通过对比不同焊接温度下的熔焊连接强度,选出进行注塑连接的最佳工艺参数,并应用Moldflow软件分析了复合连接的状况。研究结果表明熔焊注塑复合连接技术可以应用于木塑窗的角部连接问题,并且具有足够的强度。

关键词：注塑木塑窗熔焊复合连接

铝镁合金板压胶复合连接强度优化及在车身结构中的应用

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铝镁合金板压胶复合连接强度优化及在车身结构中的应用

作者：李忠超华南理工大学

学位级别：硕士

车身轻量化是实现汽车节能减排的重要途径,铝镁合金由于具有比强度、比刚度高,良好的阻尼及抗冲击性能成为实现车身轻量化备受关注的材料。传统的焊接技术在车身结构中进行铝镁合金异种金属的焊接时容易出现焊穿、电化学腐蚀等各种缺陷... 详细信息

车身轻量化是实现汽车节能减排的重要途径,铝镁合金由于具有比强度、比刚度高,良好的阻尼及抗冲击性能成为实现车身轻量化备受关注的材料。传统的焊接技术在车身结构中进行铝镁合金异种金属的焊接时容易出现焊穿、电化学腐蚀等各种缺陷,铝镁合金板件的连接已经不能获得可靠的力学性能,压力连接-胶接作为一种综合机械连接与化学连接技术于一体的新型连接方式,具有压力连接良好的塑性特性及胶接接头高强度、耐疲劳特性,对于铝镁合金异种板件的连接具有良好的适应性,在连接接头的强度、刚度、能量吸收量上具有一定优势。复合连接不是压力连接和胶接技术简单的叠加,接头强度影响因素复杂,相关研究少有报道,因此进行复合连接接头的强度影响因素和接头强度优化很有必要,并尝试将复合连接技术代替焊接技术进行汽车车身结构的应用研究。以压力连接-胶接复合连接性能为目标进行多目标优化分析,分别针对压力连接及胶接两种不同的连接形式接头使用试验及仿真方法,对接头内部应力、接头断裂形式、典型搭接接头强度进行分析,指出了提高接头连接强度的方式,为压力连接及胶接接头在工程实践中的应用提供了参考;在基于内聚力模型的胶接接头之上,对复合连接接头进行有限元模型的建立,并使用标准试验进行了剪切强度及剥离强度的验证,并指出强度影响因素,同压力连接、胶接接头进行强度、刚度、吸能量的对比,验证了复合连接接头的有效性;在复合连接接头有限元模型的支持下,针对影响复合连接接头的模具几何因素及胶黏剂种类进行了多目标优化,得到了同时兼顾剪切强度和剥离强度的Pareto最优解集,并验证了解集的有效性。在车身B柱及门槛纵梁上使用复合连接接头进行装配,以侧面碰撞性能为分析对象,对比了压力连接、胶接、复合连接技术的优劣势,验证了复合连接形式在能量吸收及降低乘客舱形变方面的优势,表明复合连接形式在铝镁一体化车身结构应用中的前景。

关键词：铝镁一体化车身结构压力连接胶接复合连接剪切强度剥离强度多目标优化侧面碰撞

AA5052/DC52D电磁自冲铆-胶粘复合连接工艺与性能研究

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AA5052/DC52D电磁自冲铆-胶粘复合连接工艺与性能研究

作者：高嵩湖南大学

学位级别：硕士

在汽车轻量化的发展趋势下,铝材料在车身的使用占比越来越大。铝材料的广泛应用随之带来的是钢-铝的连接问题,而传统的焊接、铆接和胶接等在钢-铝的连接上都存在一定的局限性。电磁自冲铆接-胶粘复合连接是一种结合了电磁自冲铆接和胶... 详细信息

在汽车轻量化的发展趋势下,铝材料在车身的使用占比越来越大。铝材料的广泛应用随之带来的是钢-铝的连接问题,而传统的焊接、铆接和胶接等在钢-铝的连接上都存在一定的局限性。电磁自冲铆接-胶粘复合连接是一种结合了电磁自冲铆接和胶粘连接两种工艺的新型连接技术,其适用于异种材料的连接,接头综合力学性能强,同时能起到密封、防水、耐腐蚀等作用,拥有较好的安全性和可靠性,在汽车、航空航天以及航海领域具有广阔的应用前景。本文采用钢/铝合金结构,对电磁自冲铆-胶粘复合连接接头的电磁自冲铆接过程及其相互作用进行了有限元仿真,对电磁自冲铆接、胶粘连接和其复合连接的力学性能和耐腐蚀性能进行了对比研究,并揭示了其接头的失效和腐蚀失效机理。首先建立了电磁自冲铆-胶粘复合连接接头铆接过程的有限元模型,通过试验成形后接头剖面和采用所建模型开展的仿真结果的形貌结构和关键尺寸对比,验证了模型的可信度。同时对接头剖面和胶层的应变进行了分析,发现电磁自冲铆-胶粘接头成型紧密,会形成良好的互锁结构,不会对板件和胶层造成严重的破坏。此外,对铆接过程中的接头剖面和胶层的应力演化进行了分析,发现在搭接区中心应力较大,这会使相应区域的胶层与板件结合更加紧密。然后通过与电磁自冲铆接、胶粘连接进行对比,研究了电磁自冲铆-胶粘复合连接接头的剪切力学性能。发现电磁自冲铆-胶粘复合连接接头的剪切强度与胶粘连接接头相当,载荷峰值高达18.3 kN,比电磁自冲铆接接头峰值载荷高177.3%。而且复合连接接头失效吸收能量远高于胶粘连接和电磁自冲铆接,甚至比二者之和还要高出11.9%,说明在复合连接接头中电磁自冲铆接与胶粘连接能起到耦合作用。同时,发现电磁自冲铆-胶粘复合连接接头剪切失效过程可分为胶层失效和铆接失效两个阶段,且胶粘连接的胶层失效模式为母材失效,复合连接接头的胶层失效模式为母材失效、界面失效和胶的内聚失效组成的混合失效。最后研究了三种连接接头在中性盐雾腐蚀环境中的腐蚀行为和耐腐蚀性能。发现盐溶液能侵蚀电磁自冲铆接搭接区板件,产生腐蚀产物,另外能浸透胶粘连接和电磁自冲铆-胶粘复合连接接头中胶层与板件的附着区域,改变胶层的失效模式。对于电磁自冲铆-胶粘复合连接,电磁自冲铆接过程可使胶粘剂与板件结合紧密提升接头的耐腐蚀性能,同时胶粘剂又可保护接头搭接区不受腐蚀,并保护铆接结构不受破坏。

关键词：复合连接电磁自冲铆接胶接力学性能盐雾腐蚀

AA5052/HC340LA电磁无铆钉-胶粘复合连接工艺及数值模拟研究

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AA5052/HC340LA电磁无铆钉-胶粘复合连接工艺及数值模拟研究

作者：钟家宝湖南大学

学位级别：硕士

在汽车轻量化的大背景下,铝合金因其质轻、低成本、高塑性等优势在车身中应用越来越多。用铝合金替代钢板的钢铝混合车身可实现白车身减重一半左右,是实现汽车轻量化的有效途径之一。无铆钉铆接可实现钢、铝直接连接,然而无铆钉铆接接... 详细信息

在汽车轻量化的大背景下,铝合金因其质轻、低成本、高塑性等优势在车身中应用越来越多。用铝合金替代钢板的钢铝混合车身可实现白车身减重一半左右,是实现汽车轻量化的有效途径之一。无铆钉铆接可实现钢、铝直接连接,然而无铆钉铆接接头静强度低、腐蚀强度低、气密性差、易发生电化学腐蚀,无法满足车身结构件强度要求。在板料之间加入胶粘剂能够有效提高接头强度、增强气密性,防止电化学腐蚀。电磁无铆钉铆接技术具有铆接速度快、加工效率高、铆接效果更好等优势,可获得更加稳定可靠的接头。本文以钢/铝结构电磁无铆钉-胶粘复合连接接头为研究对象,开展工艺试验研究,探究工艺参数对电磁无铆钉-胶粘复合连接接头成形及力学性能的影响规律;利用有限元方法对电磁无铆钉-胶粘复合连接接头成形过程、板料塑性应变、等效应力、接头成形后胶层厚度分布等进行分析;对电磁无铆钉铆接接头、胶接接头和电磁无铆钉-胶粘复合连接接头在高速加载下的剪切力学性能进行了探究。首先从截面形貌、接头硬度以及准静态剪切力学性能等方面研究了胶层厚度和放电能量对电磁无铆钉-胶粘复合连接接头的影响。分析了不同工艺参数接头的截面形貌和力-位移曲线,结果表明胶层厚度和放电能量都会影响互锁结构的形成,胶层厚度为0.2mm且放电能量为8.0 k J的接头形成了良好的互锁结构,并具有较好的准静态剪切力学性能和吸能性能。其次建立电磁无铆钉-胶粘复合连接有限元模型,模拟胶层厚度为0.2 mm,放电能量为8.0 k J的电磁无铆钉-胶粘复合连接接头成形过程。对比仿真接头和试验接头截面形貌验证模型的准确性。通过该有限元模型,描述了电磁无铆钉-胶粘复合连接接头成形过程以及胶层厚度的变化,研究了接头成形过程中板料局部特征单元塑性应变及应力随时间变化规律,以及接头成形后胶层厚度变化规律。得出结论,靠近冲头圆角处特征单元塑性应变和应力最大,且胶层最薄,可为后续动态性能分析提供指导。最后对三种接头动态性能进行研究。通过对接头在不同拉伸速度下的力-位移曲线分析,得出结论,各接头高速剪切强度随着拉伸速度提高而提高。胶铆接头的强度和吸能性都明显优于单一接头,三种拉伸速度下(1 m/s、5 m/s和10 m/s)的峰值载荷较铆接接头分别提高了322.9%、311.7%和282.2%,能量吸收值较胶接接头分别提高了37.9%、39.1%和39.8%。通过对各接头搭接区应变场分析以及局部应变分析,获得了不同拉伸速度下三种接头板料变形行为。最后通过分析失效断口,并对各接头高速剪切失效机理进行总结。得出结论,在不同拉伸下各失效模式面积占比不同,界面失效面积最大。

关键词：电磁无铆钉铆接胶接复合连接力学性能动态性能

铝合金压印—电阻点焊复合连接可行性及其疲劳性能研究

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铝合金压印—电阻点焊复合连接可行性及其疲劳性能研究

作者：初明明昆明理工大学

学位级别：硕士

在汽车和航空航天领域,铝合金由于其强度高、密度小的材料特性被广泛应用于各个领域,但铝合金的连接仍然存有一些问题。压印-电阻点焊复合连接技术是一种适用于薄板材料的新型连接方法,其连接原理是在压印连接的基础上对压印连接点进行... 详细信息

在汽车和航空航天领域,铝合金由于其强度高、密度小的材料特性被广泛应用于各个领域,但铝合金的连接仍然存有一些问题。压印-电阻点焊复合连接技术是一种适用于薄板材料的新型连接方法,其连接原理是在压印连接的基础上对压印连接点进行电阻点焊。本文以Al5052铝镁合金为主要研究对象,运用压印-电阻点焊复合连接技术对Al5052铝镁合金进行连接试验,通过正交试验的方法来确定电阻点焊连接的最优工艺参数,从静力学和动态疲劳特性两方面分析其力学性能和失效机理,为铝合金板材连接提供新的连接方法。选取Al5052铝镁合金和Al1420铝锂合金为试验材料,利用压印-电阻点焊复合连接技术对其同、异种材料组合进行可行性连接试验,通过对复合接头的无损检测、静力学测试和微观断口扫描,检验了接头的成型性、接头强度和失效机理。试验表明压印-电阻点焊复合连接技术可以实现对铝合金的连接,其中Al5052同种接头的成型性和力学性能最优。选取Al5052铝镁合金同种材料组合,运用正交试验设计方法,探究接头电阻点焊连接的最优工艺参数,通过设计正交表、正交试验分析、载荷-位移曲线分析、极差和方差分析等方面,得到了Al5052铝镁合金压印-电阻点焊复合连接接头的电阻点焊最优工艺参数为:焊接电流26kA、焊接时间160ms、电极压力0.3MPa,且与验证试验相符,电阻点焊参数的显著性由高到低依次为:电极压力、焊接电流、焊接时间。对Al5052铝镁合金压印-电阻点焊复合连接接头进行动态疲劳试验,以压印接头和电阻点焊接头作为对照组,通过对接头施加不同大小的载荷,得出其疲劳寿命,利用三参数幂函数方法拟合接头的疲劳寿命曲线并分析其特点。从宏观和微观角度分析了Al5052铝镁合金压印-电阻点焊复合接头的疲劳性能,并借助SEM扫描电子显微镜探究复合接头疲劳断裂的特点、疲劳失效过程、失效模式和裂纹源的产生及扩展方式。结果表明对于Al5052铝镁合金材料,压印-电阻点焊复合连接接头的疲劳性能要优于电阻点焊接头,其失效模式为下板断裂失效,疲劳裂纹源产生于接头底部中间。并且压印-电阻点焊复合连接接头的静力学性能要优于压印接头。

关键词： Al5052铝镁合金压印电阻点焊复合连接疲劳性能断口分析

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木塑窗角的熔焊注塑复合连接技术研究

木塑窗角的熔焊注塑复合连接技术研究

作者：张圣源东北林业大学

学位级别：硕士

随着木塑复合材料的发展,木塑窗的应用越来越广泛,对木塑窗角部连接技术的研究也日益深入。本文基于前人经验和自身的实践,以及木塑复合材料连接技术的发展趋势,将熔焊连接技术与注射成型技术相结合的熔焊注塑复合连接技术,引入到木塑... 详细信息

随着木塑复合材料的发展,木塑窗的应用越来越广泛,对木塑窗角部连接技术的研究也日益深入。本文基于前人经验和自身的实践,以及木塑复合材料连接技术的发展趋势,将熔焊连接技术与注射成型技术相结合的熔焊注塑复合连接技术,引入到木塑窗角连接技术研究中,为木塑窗角的连接方式提供了新的选择。结合复合连接的特点和所需的条件,本文从以下几方面进行了研究。利用Moldflow软件对注塑连接过程进行了模流分析,根据注塑连接的成型工艺条件,确定了合理的相关工艺参数。其分析结果也为木塑窗注塑连接模具的设计奠定基础。设计了木塑窗注塑连接专用模具,并主要针对模具分型零件、顶出机构和冷却系统进行了设计和分析,并利用Pro/ENGINEER软件进行了模具的三维建模与开合模周期运动分析。针对新型的复合连接方式进行可行性验证试验,试验涵盖了木塑窗角熔焊连接试验和注塑连接试验,并分别设计了正交试验方案与窗角内腔密封方案,实验验证了木塑窗熔焊注塑复合连接技术的可行性,并确定了具有较高连接强度的工艺参数。注塑连接模流分析中确定的连接工艺参数、木塑窗注塑连接模具的设计以及熔焊注塑复合连接试验中确定的工艺参数,形成了较为完整的木塑窗角熔焊注塑复合连接技术,可应用于木塑窗的生产实践中。

关键词：木塑窗角注塑连接复合连接熔焊连接

CFRP-AA5052电磁自冲铆-胶粘复合连接工艺与性能研究

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CFRP-AA5052电磁自冲铆-胶粘复合连接工艺与性能研究

作者：杨威湖南大学

学位级别：硕士

碳纤维复合材料(CFRP)作为用于汽车轻量化的材料,其由于制造成本高,目前通常会与低成本的铝合金(Al)结合使用,从而降低整车的制造成本。本文采用电磁自冲铆-胶粘复合连接技术实现了碳纤维和铝合金的可靠连接。此后,以CFRP-Al电磁胶铆复... 详细信息

碳纤维复合材料(CFRP)作为用于汽车轻量化的材料,其由于制造成本高,目前通常会与低成本的铝合金(Al)结合使用,从而降低整车的制造成本。本文采用电磁自冲铆-胶粘复合连接技术实现了碳纤维和铝合金的可靠连接。此后,以CFRP-Al电磁胶铆复合连接接头为研究对象,首先探索了工艺参数对接头的影响;其次,对接头的连接过程进行了有限元仿真;最后,对接头在多工况环境下的性能表现开展了研究。(1)对不同放电能量和搭接区域长度下的复合接头在准静态拉伸剪切下的力学性能进行了研究。结果表明放电能量会对接头连接结构的质量产生影响,放电能量为7.7k J的接头具有较好的剪切力学性能。另外,复合连接接头搭接区域长度在一定范围内的增加能够带来剪切强度较为明显的增加,但随着搭接区域长度达到一定长度时,一味增加搭接区域长度并不再能带来接头剪切强度的大幅增加。此外,通过对比复合接头与电磁自冲铆接接头及胶粘连接接头的剪切力学性能,说明了复合连接工艺有着更好的力学性能优势。(2)通过对复合接头连接过程进行有限元仿真,分析了接头成形过程以及过程中板料与胶层的应力变化。结果发现板料远离铆钉的非铆接区域应力较小,而胶层的应力集中于铆钉附近部位,且距铆钉越远,应力相对应也越小。(3)开展了复合接头在高速加载下(4 m/s、8 m/s、12 m/s)的拉伸剪切试验、盐雾腐蚀后的力学性能研究以及不同应力水平下的疲劳性能试验研究。结果表明复合接头剪切载荷峰值的大小以及接头在剪切过程中吸收的能量都会随着加载速度的增加而增大。另外,盐雾腐蚀会影响复合接头中的胶粘结构强度,而由于胶粘结构对腐蚀溶液的隔离作用使得腐蚀溶液难以浸入接头内部的铆接结构,盐雾腐蚀对接头中的铆接结构强度影响较小。此外,复合接头疲劳性能会随着腐蚀时间的增加而降低。

关键词：复合连接电磁自冲铆接胶接工艺试验力学性能

新型复合连接开发及在1060铝合金上应用研究

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新型复合连接开发及在1060铝合金上应用研究

作者：梁彦安西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着全球能源的日益紧张和人类环保意识的不断增强,减少汽车能耗,降低尾气对环境的污染越来越受到社会各界的重视。在汽车制造中加大轻质高强材料的应用比例从而减轻汽车重量成为解决这一问题的可行途径,而如何实现轻型材料之间的连接... 详细信息

随着全球能源的日益紧张和人类环保意识的不断增强,减少汽车能耗,降低尾气对环境的污染越来越受到社会各界的重视。在汽车制造中加大轻质高强材料的应用比例从而减轻汽车重量成为解决这一问题的可行途径,而如何实现轻型材料之间的连接则是关键问题之一。本研究开发了一种新型复合连接——机械连接与粘接复合的连接方法。这种连接方法充分发挥了机械连接和粘接各自的优点,有效避免了连接件之间的电位腐蚀和应力腐蚀,提高了连接件的工作效率和使用寿命。选用1060铝合金作为连接材料,通过采用不同的表面处理方法和粘接剂,并进行恒温水浸对比试验,分析了影响复合连接接头性能的主要因素。结果表明: 1.自行研制开发的该复合连接技术具有接头形式设计新颖、成型美观、结构合理、性能稳定等优点。连接工艺简单,模具加工制造成本低。 2.对连接部位进行磷酸阳极氧化表面处理,ITW Plexum MA425粘接剂作为中间夹层进行连接,可获得较为理想的连接效果:接头平均拉伸强度可达72.5 MPa。 3.采用恒温水浸泡的方法对MA425复合连接接头进行人工加速老化试验,试样浸泡20天后,平均拉伸强度损失为35%。试样在老化试验前的失效模式为以内聚失效为主的混合失效模式,随着浸泡时间的延长,粘附失效面积从接头边缘逐渐向内扩展,失效模式演变成以粘附失效为主的混合失效模式,变化规律与水分浸入接头的变化趋势一致。 4.对接合界面进行的微观组织分析表明:在铝合金基体与粘接剂接合的界面处,发现有一层锯齿状结构的固化层存在,该固化层是由铝合金基体和粘接剂共同作用,相互扩散而形成的。

关键词：复合连接铝合金拉伸强度耐老化