低塑性金属板材连接技术研究

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。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 连接技术研究现状

1．2．1 螺栓连接

1．2．2 铆接

1．2．3 金属材料焊接

1．2．4 金属材料粘接

1．3 本文研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 试验过程和内容

2．1 钻压铆接设计依据

2．2 钻压铆接过程

2．3 试验材料

2．4 试验内容

2．4．1 接头制备

2．4．2 剪切拉伸试验

2．4．3 疲劳试验

2．4．4 湿热环境暴露试验

3 AZ31镁合金的钻压铆接

3．1 引言

3．2 AZ31镁合金钻压铆接可行性分析

3．2．1 钻压铆接接头的制备

3．2．2 钻压铆接可行性分析

3．3 钻压铆接工艺参数的影响

3．3．1 铆钉参数正交分析

3．3．2 铆钉长度的影响

3．3．3 铆钉转速的影响

3．3．4 冲头压力的影响

3．4 钻压铆接与自冲铆接接头性能的比较

3．4．1 自冲铆接接头的制备

3．4．2 剪切拉伸性能比较

3．4．3 疲劳性能比较

3．5 本章小结

4 铸造A356铝合金的钻压铆接

4．1 引言

4．2 钻压铆接可行性分析

4．2．1 接头的制备

4．2．2 铆接可行性分析

4．3 钻压铆接工艺参数影响

4．3．1 铆钉长度的影响

4．3．2 铆钉转速的影响

4．3．3 冲头压力的影响

4．4 湿热环境暴露的影响

4．5 钻压铆接与螺栓连接接头性能的比较

4．5．1 连接接头制备

4．5．2 剪切拉伸性能比较

4．5．3 疲劳性能比较

4．6 本章小结

5 6063铝合金的钻压铆接

5．1 引言

5．2 6063铝合金钻压铆接可行性分析

5．2．1 接头的制备

5．2．2 铆接可行性分析

5．3 钻压铆接工艺参数影响

5．3．1 铆钉长度的影响

5．3．2 钉孔深度的影响

5．3．3 铆钉转速的影响

5．3．4 冲头压力的影响

5．4 钻压铆接与自冲铆接接头性能的比较

5．4．1 连接接头的制备

5．4．2 剪切拉伸性能比较

5．4．3 疲劳性能比较

5．5 本章小结

6 本文结论

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢