AZ31鎂合金的自沖鉚接工藝研究.pdf

1、本課題是鄭州大學(xué)與美國通用汽車公司合作的美國通用聯(lián)合基金項目“Joining of Dissimilar Materials with Crash-Toughened Adhesives”的一部分,其目的是探索鎂合金板料在汽車工業(yè)中應(yīng)用的可能性。AZ31鎂合金之間以及它與DP600雙相鋼之間的自沖鉚連接以及鉚粘復(fù)合連接工藝的研究是該項目的重點(diǎn)內(nèi)容之一。采用鉚接前預(yù)加熱的方法來提高鎂合金的塑性,從而達(dá)到理想的鉚接效果。研究了搭接長度以及預(yù)

2、熱溫度對鉚接接頭和鉚粘接頭剪切強(qiáng)度以及失效方式的影響；研究了利用不同的鉚釘、凹模對鎂合金以及鎂合金與雙相鋼進(jìn)行鉚接的效果；研究了鉚粘連接工藝并且比較了粘接、鉚接以及鉚粘三種工藝的連接效果。研究了濕熱環(huán)境對自沖鉚接頭以及鉚粘接頭剪切強(qiáng)度的影響,結(jié)果表明:
　　 將AZ31鎂合金在鉚接前預(yù)加熱到180℃與200℃之間,能夠有效提高它的塑性從而達(dá)到理想的鉚接效果。預(yù)加熱不僅能夠提高鎂合金的塑性,還有利于增加板料與鉚釘之間的互鎖量,從而

3、提高接頭的剪切強(qiáng)度。最佳的預(yù)熱溫度和鉚接速度為180℃,110mm/sec。
　　 太短的搭接長度會減小接頭的剪切強(qiáng)度。相對于鉚接接頭,鉚粘接頭的強(qiáng)度隨接頭搭接長度的減小而減小的幅度非常大。確定接頭的搭接長度為25mm。
　　 為了得到理想的鉚接效果,鉚釘長度較被鉚板料總厚度長2-4mm,鉚釘?shù)挠捕炔灰^450Hv,凹模應(yīng)該具有較高凸臺高度以及9mm或10mm的內(nèi)徑。進(jìn)行鎂合金與鋼板之間的鉚接時,若將0.75mm厚的鋼

4、板作為下板料,互鎖量非常小并且下板料容易被刺穿,所以鋼板應(yīng)該作為上板料。
　　 所制備的AZ31板料的鉚接強(qiáng)度接近于類似厚度鋁合金板料的鉚接強(qiáng)度,鉚粘接頭強(qiáng)度接近于點(diǎn)焊接頭強(qiáng)度。鉚接接頭的剪切強(qiáng)度主要取決于機(jī)械互鎖力,可以采用簡化的杠桿模型來估算,接頭的剪切強(qiáng)度可以表示為:
　　 由于潤滑作用,膠體的應(yīng)用會影響接頭的鉚釘頭高度,互鎖量以及下板料的剩余厚度。所以對于鉚粘連接工藝,若想達(dá)到理想的鉚接效果,與鉚接相比,必須適當(dāng)