三明治结构自冲铆接头力学性能及失效模式分析

发布时间：2021-01-29 14:29

　　为了探究泡沫金属夹层对自冲铆接头抗压能力和抗剪能力的影响,分别使用1mm泡沫铜和泡沫铁镍作为夹层制作单搭和十字搭自冲铆接头,利用MTS拉伸试验机对试件进行拉剪和剥离试验,对比接头的力学性能,采用扫描电子显微镜（SEM）对十字搭泡沫铁镍夹层接头拉脱区进行分析。结果表明:5052-泡沫铜-5052接头的失效载荷和能量吸收值均小于相同搭接形式的5052-泡沫铁镍-5052接头;单搭接头下板拉伸方向的铆扣几乎不撕裂,朝向两端的撕裂逐渐加剧,泡沫铁镍夹层接头下板与铆钉中心线重合的位置发生断裂;十字搭接头失效模式为铆钉先变形挤压下板,再撕裂铆扣处面板脱出,钉脚经过夹层挤压的地方时刮擦突出的金属表面。 

【文章来源】：有色金属工程. 2020,10(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

单搭接头示意图

图1 单搭接头示意图试验铆接参数为预压力5MPa，刺穿力15MPa，整形力10MPa，冲头行程132.46mm，试验均采用同种下模和铆钉，铆钉长5mm，考虑力学性能的稳定性，每组各制备12个试件。

图3为自冲铆接头剖面示意图，上板与下板受等大反向的力F，同种夹层单搭和十字搭接头截面相同，因此对单搭接头进行切割和打磨得到如图4的截面，采用直观分析对接头质量进行评价。从图中可以看出夹层在铆接过程中受到了压缩，且被铆钉切断的剪切夹层压缩程度最大，图3铆钉腿中心线范围的泡沫金属和下板厚度最小，说明铆接时此处承受的挤压力最大，是底板的薄弱处。泡沫铜夹层接头和泡沫铁镍夹层接头的钉头高度接近，但泡沫铁镍夹层接头的钉脚张开度（0.59mm）和残余底厚（0.53mm）均小于泡沫铜夹层接头的钉脚张开度（0.72mm）和残余底厚（0.61mm），这是因为泡沫金属的易压缩性使铆钉向下的阻力减小，钉脚不易张开，但夹层的添加也增加了铆钉腿内部金属的体积，促进了剪切金属向两端的塑性流动，泡沫铁镍被压缩的比率更大，因此其钉脚张开度小于泡沫铜夹层接头，同时泡沫铁镍的易压缩性使铆接后的总板厚变小，增加了铆钉向下的位移量进而减小了残余底厚。图4 接头剖面

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3007042