用于超高強(qiáng)度鋼和鋁連接的新型剪切緊固技術(shù)

刊名：Weld World（英）

刊期：2016年第60期

作者：Réjane H?rhold et al

編譯：趙喚

目前，對(duì)輕量化的要求使汽車生產(chǎn)商越來(lái)越重視連接技術(shù)。由于室溫下Fe在Al中的溶解度會(huì)降低以及形成金屬間相，因此常規(guī)熱連接技術(shù)（如電阻點(diǎn)焊技術(shù)）會(huì)使金屬達(dá)到其可靠應(yīng)用極限。按輕量化設(shè)計(jì)的要求，減輕車重的最佳方法是不使用任何附加部件，而傳統(tǒng)鉚接技術(shù)不需要輔助部件，也不需要對(duì)相關(guān)部件有質(zhì)量要求，因此在車輛輕量化設(shè)計(jì)過(guò)程中具有很大的優(yōu)勢(shì)，但這種技術(shù)與連接材料的可成形性有關(guān)。

使用預(yù)鉆孔的多階段技術(shù)是一種新型的單級(jí)剪切緊固技術(shù)。新型剪切緊固技術(shù)通過(guò)在單階段工藝中將熱成形超高強(qiáng)度鋼和鋁進(jìn)行連接。剪切緊固技術(shù)分以下3步工藝：第一步工藝類似于常規(guī)的鉚接工藝，將坯料夾持器固定在金屬板上，在模具水平面上移動(dòng)彈簧加載的砧座之后坯料表面具有一定的預(yù)載荷，但與常規(guī)鉚接工藝不同，該方法采用由內(nèi)沖頭和外沖頭組成的雙重沖壓機(jī)；第二步工藝是沖頭組采用球狀沖頭，由于切削模具的邊緣具有高壓應(yīng)力，因此球狀沖頭能夠在不損害沖頭材料的同時(shí)間接對(duì)模具材料進(jìn)行切削；第三步工藝是當(dāng)彈簧加載的砧座到達(dá)固定點(diǎn)時(shí)，將球形沖頭處的鋁合金材料徑向擠出,根據(jù)球形沖頭的行程和沖模深度使連接件的形狀和力產(chǎn)生配合。進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)和疲勞試驗(yàn)，以評(píng)估這種結(jié)構(gòu)連接的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：①當(dāng)測(cè)試兩種不同的預(yù)制孔幾何形狀時(shí)，使用預(yù)鉆孔的多階段技術(shù)在準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)荷下能夠使連接件具有更強(qiáng)連接性能；②在疲勞試驗(yàn)下，兩種測(cè)試的預(yù)鉆孔幾何結(jié)構(gòu)（圓柱狀和圓錐狀）都會(huì)在較低的負(fù)荷下失效；③剪切緊固技術(shù)由于采用的是間接切割,因此能夠增大模具側(cè)材料的翻轉(zhuǎn)深度，可防止鋁在連接期間受損，同時(shí)防止接頭在早期階段出現(xiàn)故障。