用于超高強度鋼和鋁連接的新型剪切緊固技術

用于超高強度鋼和鋁連接的新型剪切緊固技術

刊名：Weld World（英）

刊期：2016年第60期

作者：Réjane H?rhold et al

編譯：趙喚

目前，對輕量化的要求使汽車生產商越來越重視連接技術。由于室溫下Fe在Al中的溶解度會降低以及形成金屬間相，因此常規(guī)熱連接技術（如電阻點焊技術）會使金屬達到其可靠應用極限。按輕量化設計的要求，減輕車重的最佳方法是不使用任何附加部件，而傳統(tǒng)鉚接技術不需要輔助部件，也不需要對相關部件有質量要求，因此在車輛輕量化設計過程中具有很大的優(yōu)勢，但這種技術與連接材料的可成形性有關。

使用預鉆孔的多階段技術是一種新型的單級剪切緊固技術。新型剪切緊固技術通過在單階段工藝中將熱成形超高強度鋼和鋁進行連接。剪切緊固技術分以下3步工藝：第一步工藝類似于常規(guī)的鉚接工藝，將坯料夾持器固定在金屬板上，在模具水平面上移動彈簧加載的砧座之后坯料表面具有一定的預載荷，但與常規(guī)鉚接工藝不同，該方法采用由內沖頭和外沖頭組成的雙重沖壓機；第二步工藝是沖頭組采用球狀沖頭，由于切削模具的邊緣具有高壓應力，因此球狀沖頭能夠在不損害沖頭材料的同時間接對模具材料進行切削；第三步工藝是當彈簧加載的砧座到達固定點時，將球形沖頭處的鋁合金材料徑向擠出,根據(jù)球形沖頭的行程和沖模深度使連接件的形狀和力產生配合。進行了準靜態(tài)和疲勞試驗，以評估這種結構連接的影響。試驗結果表明：①當測試兩種不同的預制孔幾何形狀時，使用預鉆孔的多階段技術在準靜態(tài)負荷下能夠使連接件具有更強連接性能；②在疲勞試驗下，兩種測試的預鉆孔幾何結構（圓柱狀和圓錐狀）都會在較低的負荷下失效；③剪切緊固技術由于采用的是間接切割,因此能夠增大模具側材料的翻轉深度，可防止鋁在連接期間受損，同時防止接頭在早期階段出現(xiàn)故障。