铆模锥度对2A10铆钉电磁铆接质量影响

发布时间：2020-08-29 11:40

　　 运载火箭舱段广泛使用主要连接方式之一是铆接,铆接具有结构质量轻、装配过程简单、连接强度稳定可靠、检查和排除故障容易等技术特点,适用于各种金属和非金属材料之间较复杂结构的连接。目前,虽然手工铆接能够基本满足产品研制需求,但劳动强度大,铆钉加工硬化严重,铆钉镦头易开裂,钉杆不易形成干涉量,铆钉镦头成形一致性较低,铆接质量的稳定性不易控制。电磁铆接的铆接力主要由放电参数控制,铆钉镦头成形的一致性好,电磁铆接开枪一次铆钉即完成变形,不需要连续的锤击,铆接产生的噪声持续时间比气动铆接短。对于厚夹层材料的铆接,电磁铆接仍然可以沿钉杆形成更加均匀的干涉量,能提高结构抗载能力和抗疲劳性能。目前电磁铆接设备配套的平铆模适用性较差,在装配过程中存在铆模与产品多部位干涉的问题。针对铆模与箭体产品结构干涉的问题,本文首先对铆接部位、产品结构形式进行统计分析,确定出适宜的铆模直径和长度。选取不同锥度的铆模进行力学性能试验,从铆接接头的钉杆干涉量、剪切载荷和拉脱载荷等质量进行评价,并与现有的压铆和气动铆接接头进行质量对比。研究结果表明,随着铆模锥度的增加,干涉量呈现减小的趋势,铆模锥度越小,钉杆受轴向载荷越大,中心材料变形越大。随着铆模锥度的增加,剪切载荷呈现减小趋势,较小的铆模锥度对铆接质量有益。随着铆模锥度增加,电磁铆接接头抗拉脱载荷逐渐提高,较大的铆模锥度对铆接抗拉脱性能有益。压铆接头抗拉脱载荷最高,气动铆接与电磁铆接基本相当。对电磁铆接件剖切后进行微观金相组织分析,分析得出锥形铆模电磁铆接镦头组织主要分为三个区域:难变形区、变形区和宽化的绝热剪切区。与平铆模铆接镦头相比,锥形铆成头虽仍呈现绝热剪切带,但剪切带区域宽化,此区域变形极大放缓,剪切裂纹产生的趋势减弱。利用ABAQUS对不同铆模下铆钉的动态变形过程进行了数值模拟,研究结果表明,当铆模锥角在40°~180°变化时,铆模锥度越小,钉杆材料越容易被挤入钉孔,从而在铆钉与孔壁间形成更大的干涉量,有利于提高接头的疲劳寿命。随着铆模角度增加,铆腔直径增大,增加了材料的径向流动,减小了对夹层材料的挤压。数值模拟结果与力学试验结果的规律基本一致。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG938
【部分图文】：

铆钉孔内放入铆钉后铆接，如图 1-1 所示。五十年代铆接结的，而近几十年来国内外出现了大量的新型连接件，如环合金铆钉、无头铆钉等。铆接工艺方法按所用工具可以分锤铆、压铆、环槽铆钉铆接、螺纹空心铆接、干涉配合铆有双面铆接和单面铆接两种形式，仅在铆钉类型有所区别钉，由于结构简单，成本低，连接可靠，应用量最大。单铆钉结构特殊，价格一般较为昂贵，主要用于非开敞结构较少。

电磁铆接[4]的工作原理如图1-2所示，电磁铆接主要由充电和放电回路组成[5]。当充电开关闭合后，充电回路开始对电容器组进行充电，电能存储在电容器组中。电容器组充电完成后，充电开关断开，完成充电过程。当放电开关5闭合后，初级线圈7通过一快速变化的脉冲大电流，并在其周围产生强磁场。强磁场使驱动片8

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文制的小型电磁铆枪[33]。90 年代后期，武汉理工大先后研制出了 WG-1、WG-2 电磁成形机[34]。200铆接成形工艺进行了研究，通过试验得出了不同合理的放电参数范围[35]。

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本文编号：2808499