新型复合连接开发及在1060铝合金上应用研究

摘要

随着全球能源的日益紧张和人类环保意识的不断增强，减少汽车能耗，降低尾气对环境的污染越来越受到社会各界的重视。在汽车制造中加大轻质高强材料的应用比例从而减轻汽车重量成为解决这一问题的可行途径，而如何实现轻型材料之间的连接则是关键问题之一。 本研究开发了一种新型复合连接---机械连接与粘接复合的连接方法。这种连接方法充分发挥了机械连接和粘接各自的优点，有效避免了连接件之间的电位腐蚀和应力腐蚀，提高了连接件的工作效率和使用寿命。 选用1060铝合金作为连接材料，通过采用不同的表面处理方法和粘接剂，并进行恒温水浸对比试验，分析了影响复合连接接头性能的主要因素。结果表明：1.自行研制开发的该复合连接技术具有接头形式设计新颖、成型美观、结构合理、性能稳定等优点。连接工艺简单，模具加工制造成本低。 2.对连接部位进行磷酸阳极氧化表面处理，ITWPlexumMA425粘接剂作为中间夹层进行连接，可获得较为理想的连接效果：接头平均拉伸强度可达72.5MPa。3.采用恒温水浸泡的方法对MA425复合连接接头进行人工加速老化试验，试样浸泡20天后，平均拉伸强度损失为35％。试样在老化试验前的失效模式为以内聚失效为主的混合失效模式，随着浸泡时间的延长，粘附失效面积从接头边缘逐渐向内扩展，失效模式演变成以粘附失效为主的混合失效模式，变化规律与水分浸入接头的变化趋势一致。 4.对接合界面进行的微观组织分析表明：在铝合金基体与粘接剂接合的界面处，发现有一层锯齿状结构的固化层存在，该固化层是由铝合金基体和粘接剂共同作用，相互扩散而形成的。

目录

文摘

英文文摘

声明及关于论文使用授权的说明

1.绪论

1.1课题背景及研究意义

1.1.1课题背景

1.1.2课题研究意义

1.2本课题及相关技术领域的国内外发展现状

1.2.1焊接

1.2.2机械连接

1.2.3粘接

1.2.4复合连接

1.3主要研究内容及技术路线

1.3.1研究内容与技术指标

1.3.2研究方法与技术路线

1.4本章小结

2.复合连接接头设计

2.1粘接接头设计

2.1.1粘接机理

2.1.2常见粘接接头类型及破坏形式

2.1.3粘接接头的设计原则

2.2复合连接接头设计

2.2.1连接接头结构设计

2.2.2连接接头尺寸确定

2.3本章小结

3.复合连接模具设计

3.1模具总体结构形式的确定

3.2弯曲工序设计

3.3弯曲变形过程分析

3.3.1受力分析

3.3.2弯曲变形过程

3.4最小弯曲半径的确定

3.4.1最小弯曲半径的理论计算

3.4.2最小弯曲半径的影响因素

3.5弯曲力的计算

3.5.1弯曲力过程——行程曲线

3.5.2弯曲力的理论计算

3.5.3弯曲力计算用经验公式

3.5.4压力机公称压力的确定

3.6弯曲件毛坯尺寸的计算

3.6.1弯曲件r≥0.5t时毛坯尺寸的计算

3.6.2弯曲件r＜0.5t时毛坯尺寸的计算

3.7弯曲模工作部分尺寸的计算

3.7.1凸、凹模的圆角半径

3.7.2凸、凹模间隙

3.7.3凸、凹模工作部分的尺寸与公差

3.7.4试验用连接模具工作部分尺寸确定

3.8本章小结

4.复合连接工艺试验研究

4.1铝合金及其表面状态对粘接性能的影响

4.1.1粘接对铝合金表面的要求

4.1.2铝合金阳极氧化膜的性质

4.2试验材料、设备及连接工艺

4.2.1试验材料及设备

4.2.2连接试验步骤及工艺设计

4.3阳极氧化表面处理工艺设计

4.3.1磷酸阳极氧化工艺设计

4.3.2硫酸阳极氧化工艺设计

4.3.3铬酸阳极氧化工艺设计

4.4本章小结

5.复合连接接头性能试验

5.1接头机械性能试验

5.1.1接头拉伸强度性能试验

5.1.2接头弯曲力学性能试验

5.1.3接头剥离强度性能试验

5.2接头耐环境老化性能试验

5.2.1影响接头耐久性的因素

5.2.2连接接头恒温水浸老化性能试验

5.3接合面微观连接机理研究

5.4本章小结

6.结论

致谢

参考文献

附录

1.模具结构图

2.攻读硕士学位期间发表的论文