匹配式板材冷压变形连接质量及可靠性研究

发布时间：2017-07-07 08:22

  本文关键词：匹配式板材冷压变形连接质量及可靠性研究

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【摘要】：轻量化是航空航天及汽车等领域实现节能减排的有效手段之一,因此,大量的新型结构材料如铝镁合金和复合材料得到充分发展并被广泛采用。但这些材料彼此间或与钢之间的连接很难实现,尤其对于传统的连接工艺来说,现存在着质量难以保证或者技术问题难以突破的问题。例如对于激光焊的特点是高效可靠,并且热影响区较小,但相对于成本会消耗较高且对多层板进行连接难以实现;点焊不能实现异质板材的连接;铆接对于异质板材的连接较好,但是连接元件会导致整体结构重量的增加;螺纹连接不受板材本身材质、试样厚度及连接层数的影响,但长期使用时容易导致松动;近年来广泛采用的一种异质板材连接技术为冲压圆点连接,但由于厚度方向上承载能力较差而容易脱落。为此,本文提出了匹配式异质板材冷压连接新方法,匹配式板材冷压连接属于机械连接方法之一,即将预连接两侧板材端部预制成形状和尺寸相互匹配的凸齿及凹槽结构,再将搭接后的两板材置于压力机工作台上,对连接部位进行法向加压,凸齿受压发生变形后与对侧凹槽形成互锁预紧并实现连接,为了达到理想的连接效果,常需在屈服强度较低板材侧加工出凸齿,其中,凸齿及相匹配凹槽的形状不用完全一致,可分别为矩形、梯形或锯齿形等形式。本文以AA1100纯铝板和304不锈钢板匹配式冷压连接为例,系统研究了加载压力、铝板厚度和接头形式等工艺条件对连接过程及质量的影响规律,研究结果表明:铝板的连接部位上存在着分流行为,连接厚度是由中心向两侧顺次递减,且随着加载压力增加,连接部位的减薄率随之变大。当其它条件不变情况下,铝板厚度则与连接强度呈正比关系变化,而加载压力与连接强度呈反比趋势变化。比较而言,凸齿和凹槽形状一致时连接强度明显高于形状不同的情况,进而为异质板材冷压变形连接件的研制提供了技术储备。
【关键词】：异质板材 冷压连接 工艺条件 质量 可靠性
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 前言10
• 1.2 焊接连接方法的研究及应用现状10-13
• 1.2.1 TIG焊10-11
• 1.2.2 激光焊11-12
• 1.2.3 其他焊接12-13
• 1.3 机械连接技术的研究及应用现状13-17
• 1.3.1 需附加元素连接13-15
• 1.3.2 无附加元素连接15-17
• 1.4 正交实验法的研究及应用概况17-18
• 1.5 本课题的研究目的及其意义18
• 1.6 课题研究的主要内容18-20
• 第2章 匹配式冷压变形连接原理及研究方案20-27
• 2.1 引言20
• 2.2 工艺原理及连接方案20-22
• 2.2.1 工艺原理20-21
• 2.2.2 连接方案21-22
• 2.3 有限元模型及方案22-24
• 2.3.1 有限元模型22-24
• 2.3.2 模拟方案24
• 2.4 实验设备及方案24-26
• 2.4.1 试验设备24-25
• 2.4.2 实验方案25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 连接形式对匹配式冷压连接的影响27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 直齿-锯齿连接方案27-30
• 3.2.1 形变分析27-28
• 3.2.2 应力分析28-30
• 3.3 锯齿状连接方案30-32
• 3.3.1 应力及形变特征30-31
• 3.3.2 金属流动行为31-32
• 3.4 梯齿状连接方案32-36
• 3.4.1 塑性变形行为32-34
• 3.4.2 等效应力特征34-35
• 3.4.3 塑性流动行为35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 工艺条件对冷压连接成形质量的影响37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 加载压力对冷压连接质量的影响37-39
• 4.2.1 连接厚度37-38
• 4.2.2 连接形貌38-39
• 4.3 板材厚度对冷压连接质量的影响39-41
• 4.3.1 减薄率39-40
• 4.3.2 连接形貌40-41
• 4.4 连接方案对冷压连接质量的影响41-46
• 4.4.1 连接厚度41-42
• 4.4.2 连接形貌42-46
• 4.5 冷压连接强度的测试46-47
• 4.6 正交实验分析47-49
• 4.7 本章小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-56
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文56-57
• 致谢57

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