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汽车高强度铝合金温热自冲铆工艺力学行为研究

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汽车高强度铝合金温热自冲铆工艺力学行为研究

作者：代景超大连理工大学

学位级别：硕士

节约能源和环境保护促使汽车行业向轻量化方向发展。传统单一钢材的使用已远不能满足车辆减重的目的,多种材料共同应用才是未来汽车轻量化发展的趋势。铝合金因其优异的材料性能被广泛的应用在汽车钣金件中,而在轻量化车身板材连接技术... 详细信息

节约能源和环境保护促使汽车行业向轻量化方向发展。传统单一钢材的使用已远不能满足车辆减重的目的,多种材料共同应用才是未来汽车轻量化发展的趋势。铝合金因其优异的材料性能被广泛的应用在汽车钣金件中,而在轻量化车身板材连接技术中,传统电阻点焊在高强轻质合金的应用中愈显不足。自冲铆接(self-piercing riveting,SPR)作为替代点焊的连接技术,可有效实现铝合金等轻质有色金属板材及异质板材的连接。然而对于高强度车用7075铝合金,因其常温下强度高、成形性较差,连接过程常出现开裂等缺陷,这成为该技术在车身制造中进一步使用的不利因素。本文提出一种新型温热自冲铆接(Thermal self-piercing riveting,T-SPR)工艺,可以有效改善并解决高强度车用铝合金板材在自冲铆接过程的开裂问题。本文围绕上述T-SPR连接工艺,展开针对7075-T6铝合金在温热条件下自冲铆的成形性及其接头失效行为的研究。首先,基于热力拉伸实验平台对7075-T6铝合金进行0.001 s应变率条件下的高温拉伸实验,获取其不同温度下的流变行为,其中温度范围覆盖2050℃,依据实验数据拟合Johnson-Cook模型参数,建立单向拉伸数值模型验证模型参数准确性,并反求铆钉材料的力学性能参数。研究表明:7075-T6铝合金强度随着温度的升高而降低,断后延伸率随着温度升高先增后减,建立的Johnson-Cook能够较好表征7075-T6铝合金在不同温度下的流变行为。其次,搭建温热自冲铆接实验平台,进行不同温度下的T-SPR自冲铆接工艺实验,实验测定了不同铆接温度下铆接接头剖面质量参数,并对不同铆接温度下T-SPR接头进行硬度测试和搭接剪切实验,获取铆接温度对其成形质量、力学性能等指标的影响。研究表明:铆接温度的提升可显著提升T-SPR接头成形质量与力学性能,确定400℃为理想的T-SPR铆接温度。最后,通过高温铆接实验平台和改进设计的Arcan实验装置,对理想温度下铆接的T-SPR十字搭接接头进行不同加载角度和加载速率的复合加载实验,探究实验参数对T-SPR十字搭接接头复合加载失效模式及力学行为的影响,并建立复合加载工况下的有限元仿真模型进行综合分析。研究表明:在加载速率恒定时,随着加载角度增大,T-SPR十字搭接接头峰值力增大,但对应实验位移减小,且接头随加载角度的增加呈现四种规律性失效模式;在加载角度恒定时,加载速率越大,峰值力越小,对应位移增大;此外,也证明了建立的有限元模型能够准确反映其失效模式和力学性能。

关键词：温热自冲铆 7075-T6铝合金接头质量 Arcan实验力学行为

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AEROpiecing无痕接头技术的创新

纺织导报 2007年第4期 67-68页

作者： Frank Baier Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG Ingolstadt

R40转杯纺纱机上新型AEROpiecing无痕接头技术大大提高了转杯纺纱线的质量以及用该纱线生产的最终产品的质量．然而在整个发展过程中．分析和测量的新方法也必须同步发展．以此证明与纱线质量同样优异的接头质量。

关键词：接头技术 R40转杯纺纱机创新接头质量转杯纺纱线纱线质量最终产品纱线生产

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碳钢及4J43合金闪光对焊工艺研究

碳钢及4J43合金闪光对焊工艺研究

作者：乔红梅兰州理工大学

学位级别：硕士

4J43合金是我国生产杜美丝的主要芯材,杜美丝广泛应用于灯泡、节能灯、日常灯、汽车灯、电子管、二极体等电器的导入线与软玻璃进行封接。4J43合金的质量严重影响着杜美丝的漏气率。因此提高4J43合金的焊接接头质量,在工业中有着重要的... 详细信息

4J43合金是我国生产杜美丝的主要芯材,杜美丝广泛应用于灯泡、节能灯、日常灯、汽车灯、电子管、二极体等电器的导入线与软玻璃进行封接。4J43合金的质量严重影响着杜美丝的漏气率。因此提高4J43合金的焊接接头质量,在工业中有着重要的意义。Q235钢筋广泛应用于各类土木建筑工程,闪光对焊不需要焊材,不开坡口,操作简单,焊接质量高,具有省时、省料、省能源等的诸多优点并且适合于施工现场。本文采用闪光对焊方法分别对4J43合金和Q235钢筋进行焊接实验。焊前将试样截成同一长度的棒材,并去除与电极接触的棒材表面及棒材端面的氧化皮。在焊接过程中通过调节顶锻留量、顶锻力、伸出长度、闪光速度等焊接工艺参数进行焊接。焊后对焊接接头处理后进行力学性能实验,确定出最佳焊接工艺参数。分析了焊缝及热影响区的金相组织变化规律及其形成原因：随着距焊缝距离的逐渐增加,晶粒呈现出由大到小的梯度分布。金相组织主要由熔合区、过热区、过渡区、细晶区、不完全重结晶区组成。闪光对焊过程中发生的塑性变形是热塑性变形,不止发生了动态回复和再结晶过程,还发生了静态回复和再结晶过程。过渡区就是在发生静态回复和再结晶时形成的一个特殊的区域。过热区的晶粒粗大且形成夹角为120。的三叉晶界;过渡区的晶界弯弯曲曲,晶粒极不均匀的特征;细晶区晶粒大小比母材更细,是热影响区中组织性能最佳的区段,但是4J43合金焊接时的细晶区并不明显;不完全重结晶区晶粒大小不一,组织和力学性能不均匀;4J43合金焊缝处组织呈板条状,而Q235钢焊缝为针状组织,这主要是由材料本身性质所决定的。分析了各主要工艺参数对焊接接头质量的影响,并对焊后焊接接头的断口进行了总结分析。选取合适的工艺参数进行焊接,Q235钢可以的达到性能优于母材的焊接接头,4J43合金的抗拉强度可以达到51.5MPa,为母材抗拉强度的82.1%。

关键词：闪光对焊 4J43 Q235钢接头质量

机车车体Q345E钢MAG焊新工艺及其接头组织性能研究

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机车车体Q345E钢MAG焊新工艺及其接头组织性能研究

作者：吴万哲大连交通大学

学位级别：硕士

熔化极气体保护焊由于具有生产效率高、适应性广、易实现自动化等特点,进而在工业生产中得到越来越普遍的运用。目前我国熔化极气体保护焊通常采用单一气体(如Ar,CO2等)或二元混合气体(Ar + CO2),焊接设备也多为传统直流MAG电焊机。但... 详细信息

熔化极气体保护焊由于具有生产效率高、适应性广、易实现自动化等特点,进而在工业生产中得到越来越普遍的运用。目前我国熔化极气体保护焊通常采用单一气体(如Ar,CO2等)或二元混合气体(Ar + CO2),焊接设备也多为传统直流MAG电焊机。但随着我国高速铁路行业的快速发展和焊接水平的不断提高,人们对焊接质量有了更高的要求,传统的焊接工艺并不能完全满足要求,于是人们迫切寻求一种新的工艺不仅可以提高焊接质量,同时还具有最好的经济性。三元混合保护气体MGA焊由于具有广泛的适应性、高效的焊接效率以及良好的焊缝成型得到了日益广泛的关注,在国外已经得到广泛的运用,而我国仍处于起步阶段。本试验将对三元混合保护气体(Ar+C02+02)MAG焊,在机车车体Q345E钢上的应用进行深入研究。焊接工艺试验母材选用Q345E低合金钢,焊接方法选用直流MAG焊,采用对接、多道焊(打底、填充、盖面),焊接保护气体采用三种不同比例的三元混合气3A(80%Ar+15%CO2+5%O2)/3B(85%Ar+10%CO2+5%O2)/3C(90%Ar+7%CO2+3%O2)与目前生产中广泛运用的二元混合保护气体802(80%Ar+15%CO2)共四种焊接保护气体进行焊接。焊后首先对试件的焊缝成型情况进行观察及分析,确定出最优焊接工艺参数,随后按照国际标准对焊件进行切割,制备出后续试验所需试件;进行焊缝规律成型试验,从焊缝外观成型与焊缝断面二方面对四种气体的焊接性进行分析;对四种焊接保护气体进行飞溅率测试,将实验数据进行整理分析,得出四种保护气体焊接飞溅率大小;进行金相试验、硬度试验、拉伸试验、弯曲试验和低温冲击试验,从微观组织性能到力学性能对三元混合气焊接接头进行全面分析。通过一些列的性能试验得出:与二元混合气体相比,三元混合气体在MAG焊中优势更为明显,良好的焊缝外观成型,各方面力学性能均达到国际标准要求,同时具有极小的飞溅率,更高的焊接效率,既保证了焊缝的质量,同时又大大的节省工时,降低焊接成本,如果能够把这种新的焊接工艺广泛运用到实际生产中,将具有极大的意义。

关键词： Q345E MAG焊三元混合气体接头质量焊接工艺

5052铝合金空心铆钉与半空心铆钉的自冲铆接强度对比研究

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锻压技术 2017年第11期42卷 159-163页

作者：黄志超李绍杰黄秋雯华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013

分别采用高度为7和8 mm的空心铆钉和半空心铆钉对厚度为3 mm+3 mm的5052铝合金板料进行了铆接实验,并通过接头表面和接头截面对各自连接接头质量进行了分析;利用万能实验机对铆接件进行了拉伸实验,并分析其接头失效形式。实验结果表明:... 详细信息

分别采用高度为7和8 mm的空心铆钉和半空心铆钉对厚度为3 mm+3 mm的5052铝合金板料进行了铆接实验,并通过接头表面和接头截面对各自连接接头质量进行了分析;利用万能实验机对铆接件进行了拉伸实验,并分析其接头失效形式。实验结果表明:半空心铆钉铆接接头质量优于空心铆钉铆接接头,随着铆钉高度的增加两者的接头质量也更接近;半空心铆钉铆接静强度大于空心铆钉铆接静强度。当铆钉高度由7 mm增加到8 mm时,空心铆钉铆接件承受的最大载荷由半空心铆钉铆接件的85%提高到了87%,失效位移由半空心铆钉铆接件的50%提高到了80%。

关键词：自冲铆接空心铆钉半空心铆钉拉伸实验接头质量

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导管高频感应钎焊在飞机制造中的应用

航空制造技术 2002年第11期45卷 35-38页

作者：王敏沈阳飞机工业(集团)有限公司

介绍了一种用于飞机制造过程中导管连接的高频感应钎焊工艺 ,分析了该工艺的技术要点及影响钎焊接头质量的因素 ,确定了焊接工艺参数。

关键词：高频感应钎焊飞机制造接头质量

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电阻点焊组织预测和质量控制研究

电阻点焊组织预测和质量控制研究

作者：罗保发天津大学

学位级别：硕士

电阻点焊广泛应用于航空、航天、能源、机械、电子、车辆及轻工部门,在现代制造业中占有不可替代的地位。但是电阻点焊非线性、时变和多因素耦合的复杂过程,以及熔核相变过程的不可见性和焊接过程的瞬时性给实验研究带来了很大困难和挑... 详细信息

电阻点焊广泛应用于航空、航天、能源、机械、电子、车辆及轻工部门,在现代制造业中占有不可替代的地位。但是电阻点焊非线性、时变和多因素耦合的复杂过程,以及熔核相变过程的不可见性和焊接过程的瞬时性给实验研究带来了很大困难和挑战。本文采用SYSWELD有限元软件动态模拟点焊的全过程。模拟中考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系和晶相转变及同一时间晶相转变潜热以及晶相组织对温度的影响,进行了力、热、电三场耦合计算,研究了铝合金点焊相变形成过程,实现了对铝合金点焊组织的预测,为更好的研究和控制点焊接头质量提供有效的实用方法。建立了铝合金电阻点焊的力、热、电耦合模型,模拟了电阻点焊过程温度场和相变场的变化情况,揭示了铝合金焊接过程中母材和热影响区的变化过程以及熔核产生、形成、长大过程,并对其进行了分析,再现了铝合金点焊组织形态动态演变过程。实验证明,模拟结果与实验结果相吻合。为了提高铝合金点焊接头强度,改进铝合金点焊接头的质量,本文采用在铝合金点焊时增加回火工艺的方法控制焊接质量。分别通过数学方法、物理实验方法和数值模拟方法三种方法对实验的结果进行分析和互相论证,物理实验方法和数值模拟方法结果的吻合,证明回火工艺能显著提高接头剪切强度,从而实现对点焊接头质量的有效控制。

关键词：数值模拟接头质量组织预测电阻点焊

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丁基胶内胎的生产工艺(3)

世界橡胶工业 1981年第6期 78-88页

作者：郭人和

在丁基胶内胎生产工艺中,接头跟混炼样,是非常重要的一环,接头不良的内胎往往在次品中占很大比例,因此必须尽可能提高接头工序的加工质量。另方面,由于子午线轮胎在世界各地的蓬勃发展,对内胎接头的质量已提出了新的要求:接头部位不但... 详细信息

在丁基胶内胎生产工艺中,接头跟混炼样,是非常重要的一环,接头不良的内胎往往在次品中占很大比例,因此必须尽可能提高接头工序的加工质量。另方面,由于子午线轮胎在世界各地的蓬勃发展,对内胎接头的质量已提出了新的要求:接头部位不但要经受住胎侧部分较大的屈挠变形,而且必须在子午线轮胎的使用寿命远远超过斜交结构轮胎的情况下,自始至终保持这样的性能。

关键词：内胎口型机器折迭乘用车表面缺陷接头质量电刀丁基胶

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銅—鋁过渡接头閃光焊的进一步研究

天津大学学报 1964年第1期 19-30页

作者：李俊岳彭高峨蔣友寰黄泽民張善行忻幼英郑镔蔡国余天津大学焊接教研室

本文是进一步研究铜—铝闪光焊的技术报导。文中论述了二次空载电压、烧化速度和顶锻速度对焊接过程和接头质量的影响,对某些焊接过程特性的理论探讨,以及铜板与多股铝线间闪光焊(硬—软连结)的特点和获得这种优质接头的焊接规范等问题。

关键词：接头质量焊接规范气缸空气压力汽缸气动元件大气压力焊接功率顶锻速度焊接接头过渡接头电压极端面温度顶锻压力焊接电流过梁焊接过程电源电压