低塑性金属板材连接技术研究

发布时间：2017-06-08 15:12

  本文关键词：低塑性金属板材连接技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有色金属材料具有许多优良特性,因而受到人们的广泛关注,连接技术是金属材料能否广泛应用的关键技术。由于有色金属材料普遍具有化学活泼高、容易氧化、导热和导电率高等特性,使传统焊接技术的应用受到限制。机械连接技术可用于有色金属材料的连接,但现有的机械连接技术均存在一些不足,如：自冲铆接技术在应用于低塑性金属板材的连接时,需要对板材进行预加热,否则铆接时可能造成板材开裂而影响接头性能。为了解决低塑性金属板材连接困难的问题,获得一种具有广泛适用性的连接技术,本文提出了一种新的金属板材连接技术—钻压铆接技术,并对该技术进行了系统研究,研究的主要内容和结论如下： 1.对钻压铆接技术的铆接原理和铆接过程进行了深入地分析和研究,设计和制备了铆接技术所用的铆钉和模具。通过对不同金属板材的铆接试验,证明了钻压铆接技术的可行性,使用该技术可在室温条件下对塑性和低塑性金属板材进行连接,并获得外观良好、性能优越的连接接头。因此,钻压铆接技术是一种具有广泛适用性的机械连接技术。 2.研究了铆钉的几何参数、铆钉转速以及冲头压力对钻压铆接接头质量和性能的影响。结果表明：铆钉长度对接头性能的影响显著,当铆钉长度比被铆接板材总厚度多出2-2.5mm时,可获得最佳的铆接效果；冲头压力对接头性能有显著影响,适当增加冲头压力可以提高接头的力学性能,但冲头压力过大反而对接头性能有不利影响；铆钉转速对接头的力学性能没有明显影响,钻压铆接操作可以在较大的转速范围内进行,但使用较高的铆钉转速可降低铆钉的给进力、缩短铆接时间。 3.在室温条件下制备了2mm AZ31镁合金板材钻压铆接接头,对接头的剪切拉伸性能及疲劳性能进行了研究,并与将板材加热180℃后制备的自冲铆接接头进行了比较。结果表明：在室温条件下对镁合金板材进行钻压铆接操作是可行,而且,制备的接头外观良好,没有明显的裂纹,接头的剪切拉伸强度和疲劳性能均明显优于自冲铆接接头。 4.在室温条件下制备了3mm铸造A356铝合金板材的钻压铆接接头,对接头的剪切拉伸性能、疲劳性能以及湿热环境暴露对接头剪切拉伸性能的影响进行了研究,与螺栓连接接头进行了比较。结果表明：低塑性的铸造A356铝合金可在不加热的条件下用钻压铆技术进行连接,且接头质量良好。钻压铆接接头的剪切拉伸性能明显优于螺栓连接接头,疲劳性能与螺栓连接接头相当,但疲劳寿命的稳定性更高；湿热环境暴露对钻压铆接的性能没有明显影响。 5.对3mm6063铝合金板材进行了钻压铆接试验,对制备接头的力学性能进行了研究,并与同材料的自冲铆接接头进行了比较。结果表明,钻压铆接技术对有良塑性的6063铝合金板材的连接同样适用,而且,接头的剪切拉伸性能及疲劳性能均明显优于自冲铆接接头。
【关键词】：钻压铆接 自冲铆接 螺栓连接 AZ31镁合金 铸造A356铝合金 变形6063铝合金
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH131
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 连接技术研究现状11-17
• 1.2.1 螺栓连接12
• 1.2.2 铆接12-14
• 1.2.3 金属材料焊接14-17
• 1.2.4 金属材料粘接17
• 1.3 本文研究内容及技术路线17-20
• 1.3.1 研究内容17-19
• 1.3.2 技术路线19-20
• 2 试验过程和内容20-25
• 2.1 钻压铆接设计依据20
• 2.2 钻压铆接过程20-22
• 2.3 试验材料22-23
• 2.4 试验内容23-25
• 2.4.1 接头制备23
• 2.4.2 剪切拉伸试验23-24
• 2.4.3 疲劳试验24
• 2.4.4 湿热环境暴露试验24-25
• 3 AZ31镁合金的钻压铆接25-38
• 3.1 引言25
• 3.2 AZ31镁合金钻压铆接可行性分析25-27
• 3.2.1 钻压铆接接头的制备25
• 3.2.2 钻压铆接可行性分析25-27
• 3.3 钻压铆接工艺参数的影响27-34
• 3.3.1 铆钉参数正交分析27-30
• 3.3.2 铆钉长度的影响30-31
• 3.3.3 铆钉转速的影响31-32
• 3.3.4 冲头压力的影响32-34
• 3.4 钻压铆接与自冲铆接接头性能的比较34-37
• 3.4.1 自冲铆接接头的制备34
• 3.4.2 剪切拉伸性能比较34-35
• 3.4.3 疲劳性能比较35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 铸造A356铝合金的钻压铆接38-52
• 4.1 引言38
• 4.2 钻压铆接可行性分析38-41
• 4.2.1 接头的制备38
• 4.2.2 铆接可行性分析38-41
• 4.3 钻压铆接工艺参数影响41-47
• 4.3.1 铆钉长度的影响41-43
• 4.3.2 铆钉转速的影响43-45
• 4.3.3 冲头压力的影响45-47
• 4.4 湿热环境暴露的影响47
• 4.5 钻压铆接与螺栓连接接头性能的比较47-51
• 4.5.1 连接接头制备47-48
• 4.5.2 剪切拉伸性能比较48-49
• 4.5.3 疲劳性能比较49-51
• 4.6 本章小结51-52
• 5 6063铝合金的钻压铆接52-65
• 5.1 引言52
• 5.2 6063铝合金钻压铆接可行性分析52-54
• 5.2.1 接头的制备52
• 5.2.2 铆接可行性分析52-54
• 5.3 钻压铆接工艺参数影响54-61
• 5.3.1 铆钉长度的影响54-56
• 5.3.2 钉孔深度的影响56-57
• 5.3.3 铆钉转速的影响57-59
• 5.3.4 冲头压力的影响59-61
• 5.4 钻压铆接与自冲铆接接头性能的比较61-64
• 5.4.1 连接接头的制备61
• 5.4.2 剪切拉伸性能比较61-63
• 5.4.3 疲劳性能比较63-64
• 5.5 本章小结64-65
• 6 本文结论65-66
• 参考文献66-71
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果71-72
• 致谢72

【参考文献】

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本文编号：432910