輕量化板材、管材塑性連接技術研究進展*

王朋義，金加庚，萬戈輝，張昌松，趙雪妮，王忠金

（1.陜西科技大學機電工程學院，西安 710021；2.哈爾濱工業大學材料科學與工程學院，哈爾濱 150001）

隨著能源和環境問題的日益嚴峻，制造業在生產中更加注重“綠色、節能、環保”，輕量化設計已成為現代結構設計中重點考慮的因素之一。在航空、航天、汽車等先進制造領域，以高強鋼、鋁合金、鎂合金及復合材料等為代表的輕質、高強度、難變形材料的應用日益增加。為了能夠最大限度發揮材料的各自優點，異種材料構件在汽車、航空航天等領域應用日益增多，在輕量化設計中有很大比重。然而，異種材料間化學成分、組織等的不同，對傳統的連接工藝帶來了挑戰。如對于焊接性能較差或厚度差別較大的鋁、銅等材料，焊接存在困難，且易發生應力集中。螺栓連接通用性強，但在承受交變載荷或振動工作環境中需考慮防脫落的問題，且螺栓及螺釘頭部進一步增加了連接件的重量。傳統鉚接工藝需要預制孔，降低了原材料強度。采用膠接方法，其連接強度受溫度影響，耐老化性能差。因此，發展面向輕質、高強度、難變形、異種材料間的新塑性成形方法具有廣闊的發展空間。

工程中連接結構的比例極大，同種材料、異種材料間的連接應用廣泛，其中以金屬連接件的應用最多。塑性連接技術是指依靠材料自身的塑性變形流動，實現材料間連接的新型工藝。綜合來說，塑性連接大體可以分為兩類：（1）靠界面壓力實現連接，如利用材料熱脹冷縮進行裝配連接，使用冷棒料作為凸模，沖裁加熱后的板料，實現二者的連接[1]，或者利用液壓力實現管材之間的連接[2]；……