1. Представљање
Са објављивањем политике „Подршка за науку и технологију Царбон Пеак Царбон Неутрализатион План Имплементатион План (2022-2030)“, лаки аутомобили су постали неизбежни тренд. Лагана легура алуминијума и напредни челик високе чврстоће и други материјали, кроз разумну примену и дистрибуцију, могу постићи сигурнију структуру каросерије уз балансирање трошкова производње потпуно алуминијумског тела и будућих трошкова одржавања. То је најефикасније средство за лака возила.
Закивање без ексера и самопробијајуће закивање (Селф-Пиерцинг Риветинг, СПР) су ефикасни начини за остваривање везе челика и алуминијума различитих метала, посебно закивање без ексера, без потребе за додатним заковицама, без повећања квалитета прикључне тачке и укупна цена везе је нижа од цене СПР-а. Лагани процес повезивања је још увек у фази процеса и експерименталног истраживања у Кини и није се широко користио у структури каросерије. У овој студији упоређени су процесни параметри и статички учинак технологије закивања без ексера комбиновањем челичних и алуминијумских лимова различитих дебљина материјала, како би се обезбедио избор материјала и референца за дизајн везе за примену технологије закивања без ексера у структури каросерије.
2 процес
Закивање без ексера је процес механичког спајања штанцања, који користи локалну пластичну деформацију два или више слојева лима да би се завршио процес обраде композита дубоког извлачења и екструзије, и формира испреплетени подрезани круг на екструдираном споју. Обликоване или правоугаоне спојне тачке, тако да има одређену затезну чврстоћу и чврстоћу на смицање. Процес повезивања је приказан на слици 1. Процес углавном укључује претходно затезање, оклузално, пробијање, држање притиска и избацивање. Закивање без ексера може се користити за повезивање истих или различитих листова са захтевима за лепљење, премазивање и заптивање лепком.
У процесу формирања закивања без ексера долази до радног очвршћавања, што побољшава границу течења материјала и носивост закиваног споја. Параметри профила попречног пресека заковног споја без ексера приказани су на слици 2. Главни параметри су дебљина врата горње плоче С1, горња и доња плоча Дубина спајања материјала Ц1, збир дебљине дна плоче. горњи и доњи лим на месту спајања (дебљина дна) СТ.
3 Параметри процеса и статичка својства
Истраживање параметара процеса закиваног споја без ексера углавном усваја Тагуцхи метод и ортогонални тест за процену параметара облика као што су дебљина врата и дубина преклапања у погледу пресека споја, одређивање правца закивања и оптималне комбинације параметара процеса. ; истраживање статичких перформанси углавном користи различити челик Испитивање квара на статичко оптерећење комбинације алуминијумских лимова, упоређивање механичких својстава споја без ексера и СПР везе, и анализирање утицаја квалитета материјала, правца закивања и дебљине материјала на механичка својства закиваних без ексера. везу.
3.1
Испитни материјали и методе
Материјал за тестирање је легура алуминијума серије 5000, а дебљина материјала је 1,0 мм и 1,4 мм, који се обично користе у структури каросерије; челична плоча је ЦР3, ЦР340, а дебљина је 0,7 мм, 0,8 мм, 1 мм и 1,3 мм;
Спојеви без ексера се испитују на смицање и затезну чврстоћу спојева испитивањем статичког оптерећења. Пошто је једноструки преклопни спој уобичајени облик зглоба у структури каросерије, спецификације узорка су приказане на слици 3, величина узорка смицања је 85 мм × 35 мм, а преклопни спој је 30 мм; величина узорка за попречно затезање је 120 мм × 35 мм, а пречник рупе за позиционирање је 10 мм. Закивани узорак је подвргнут тесту статичког оптерећења на универзалној машини за испитивање ЦМТ4304, а брзина целог процеса испитивања је контролисана на 10 мм/мин.
Пресек закованог споја без ексера добија се резањем споја узорка жицом, који се интарзира, полира и кородира, а одговарајући подаци параметара облика пресека се добијају посматрањем под оптичким микроскопом.
3.2
Избор параметара процеса
3.2.1 Одређивање правца закивања за закивање без ексера
Да би се одредио правац закивања, одабрана је челична плоча ЦР3 и легура алуминијума серије 5000, а одабране су различите дебљине материјала и правци закивања да би се проценили параметри топографије пресека закиваног споја без ексера. Вредност дубине спајања коришћена је као важна основа за процену квалитета закивања.
Из табеле 2 изнад се може видети да за спојеве челик-алуминијум без ексера, иста дебљина материјала и различити правци закивања могу да формирају боље међусобно блокирање, а стање међусобног закључавања није много осетљиво на материјал; различите дебљине материјала, правац закивања од танког до када је дебљи, дубина блокаде значајно опада. Због тога је дебљина материјала главни фактор утицаја на спајање закиваног споја без ексера, а смер везе без ексера је пожељно од дебеле плоче до танке плоче.
3.2.2 Одређивање параметара процеса закивања за закивање без ексера
Параметри процеса матрице за закивање без ексера утичу на дубину закивања и квалитет закивања. Да би се добили оптимални параметри процеса, метода Тагуцхи се користи за одабир матрице. мм алуминијумска плоча серије 5000.
Контролни фактори су одабрани пречник пробоја, дубина матрице и дебљина базе, а сваки контролни фактор има 3 нивоа, видети табелу 3.
Дубина блокаде као резултат реакције, фактор буке као мазиво, симптом као избочење зглоба или пукотине у лим. Користите алатку за ортогоналну листу да оптимизујете и успоставите ортогонални експеримент Л9 Вангда карактеристике. Ортогоналне комбинације тестова и резултати теста приказани су у табели 4.
Из табеле 4 се може видети да је дубина међусобног спајања теста 5 највећа, па је утврђено да су оптимални параметри процеса за закивање без ексера 5,5 мм у пречнику пробоја, 1,2 мм у дубини матрице и 0. 8 мм дебљине дна.
3.3
3.3 Поређење механичких својстава
Пошто не постоји одговарајући стандард за процену механичких својстава челик-алуминијум спојева у индустрији, и пошто се СПР широко користи у челично-алуминијумским хибридним структурама каросерије, механичка својства СПР спојева се користе као мерило за процену механичких карактеристика. својства заковних спојева без ексера. У условима исте дебљине материјала и типа материјала, дизајнирано је испитивање смицања споја на нивоу узорка и попречног затезања на статичко оптерећење за мерење оптерећења на смицање и лома затезања две методе повезивања, закивање без ексера и СПР.
Квалитет челичне плоче за испитивање узорка је ЦР3, а дебљина материјала је 0.8 мм; разред алуминијумске легуре је серија 5000, а дебљина материјала је 1,4 мм. За два начина спајања изабрани су оптимални правци закивања, међу којима је закивање без ексера било од дебелог до танког, а СПР од танког ка дебелом и од тврдог до меког. У свакој групи испитивања има 5 узорака, а криве оптерећења и померања и начини лома затезног и смичног оптерећења сваке групе узорака приказани су на сликама 5 до 8.
3.3.1 Анализа испитивања отпора на смицање статичког оптерећења
На сликама 5 и 6 се може видети да је под стањем смичног оптерећења, режим квара закиване везе без ексера прелом врата горње плоче, максимално оптерећење лома је 1620Н, а просечни отказ померај је 0,46 мм; режим квара СПР везе је кидање горње плоче, Максимално оптерећење квара је 2364Н, а просечно померање квара је 4,95 мм.
Даља анализа показује да у стању смичног оптерећења, оба имају одређену апсорпцију енергије пластичног пуфера, а чврстоћа на смицање закованог споја без ексера достиже 68,5 процената СПР, али је просечно померање споја без ексера знатно ниже када долази до максималног отказа У смислу СПР-а, то је само 9,3 одсто СПР-а.
Даља анализа показује да под затезним оптерећењем, квар спојева две методе повезивања је крхки лом, не постоји тампон зона пластичне деформације, затезна чврстоћа закивања без ексера износи око 60,6 процената СПР, а просечно померање Неуспех закивања без ексера је такође мањи од СПР-а, достижући 65 процената СПР-а. У закључку, у поређењу са СПР везом, иако су механичка својства споја без ексера смањена, он се може применити у области структуре каросерије која није главна носивост.
3.4
Анализа фактора који утичу на статичка својства
Да бисте даље анализирали статичке перформансе закиваних спојева без ексера, примените спојеве без ексера да формирате смернице за дизајн структуре каросерије, са три аспекта квалитета материјала, правца закивања и дебљине материјала, у комбинацији са попречним пресеком споја. морфолошки параметри и испитивање квара статичким оптерећењем Подаци су коришћени за анализу његовог утицаја на статичке перформансе везе челик-алуминијум без ексера.
Величина узорка и метода испитивања су као горе. У тесту се бирају степен и дебљина уобичајених материјала у зони малог оптерећења структуре каросерије. мм, 1,3 мм, комбинације испитивања и резултати испитивања приказани су у табели 5.
3.4.1 Утицај квалитета материјала
Прве четири комбинације са дебљином материјала од 1.0мм изабране су да анализирају утицај квалитета материјала на статичке перформансе споја без ексера. Резултати испитивања као што су максимална сила смицања, максимална сила затезања, вредност дубине блокаде и режим квара приказани су у табели 6.
Из анализе на слици 9. види се да режим смичног лома углавном зависи од чврстоће горњег слоја. Када је чврстоћа горњег слоја већа од јачине доњег слоја, режим смицања је генерално прелом тачке спајања материјала горњег слоја; Са повећањем чврстоће доњег слоја, режим смицања се мења од повлачења тачке спајања до лома тачке спајања; сходно томе, чврстоћа на смицање углавном зависи од чврстоће материјала горњег слоја и расте са повећањем чврстоће материјала горњег слоја.
Под истом дебљином материјала, начин квара попречне напетости је повлачење тачке спајања, што нема никакве везе са класом материјала; затезно оптерећење опада са повећањем чврстоће материјала.
Дубина блокаде се смањује како се оптерећење материјала повећава, јер што је материјал јачи, то је теже да се материјал деформише током спајања, што отежава блокаду.
3.4.2 Утицај правца закивања
Слично, на основу података прве четири комбинације, може се анализирати утицај правца закивања на статичке перформансе закиваног споја без ексера, као што је приказано на слици 10.
Правац везе закивања без ексера је од великог оптерећења до ниске чврстоће. Иако постоји мала разлика у дубини спајања, оптерећење на смицање се значајно повећава. Комбинација 1 је 53,4 одсто виша од комбинације 2, а комбинација 3 је 45,6 одсто виша од комбинације 4; правац везе је висок Од чврстоће до ниске чврстоће, иако разлика у дубини спајања није велика, затезна чврстоћа је значајно смањена. Комбинација 1 је 33,6 одсто нижа од комбинације 2, а комбинација 3 је нижа за 29,4 одсто од комбинације 4.
3.4.3 Утицај дебљине материјала
Одабрана комбинација и подаци о резултатима испитивања приказани су у табели 7, а упоређен је и анализиран утицај дебљине материјала на параметре процеса закивања без ексера и чврстоћу статичког оптерећења.
Из табеле 7 и слике 11 се може видети да, за чврстоћу на смицање, што је горњи материјал дебљи, што је већа дубина спајања, што је већа дебљина врата, већа је и чврстоћа на смицање; што је доњи материјал дебљи, то је тежа деформација горњег материјала, иако се дубина блокаде повећава, али што је дебљина врата тања, то је нижа чврстоћа на смицање. Што се тиче затезне чврстоће, што су горњи и доњи слојеви дебљи, то је већа дубина спајања и већа је затезна чврстоћа.
слика
Стога, да би се повећала чврстоћа на смицање, потребан је дебљи горњи слој или тањи доњи слој; повећањем дебљине горњег и доњег слоја може се повећати затезна чврстоћа.
4. Закључак
а. Иако су статичке перформансе споја са закивањем без ексера ниже од оних код СПР-а, он се може применити на подручје структуре каросерије која није главна носивост;
б. Чврстоћа на смицање је у позитивној корелацији са чврстоћом горњег материјала; затезна чврстоћа је у негативној корелацији са чврстоћом спојног композитног материјала;
ц. Правац закивања је од плоче високе чврстоће до ниске чврстоће, а чврстоћа на смицање је већа; правац закивања је од плоче мале чврстоће до високе чврстоће, а затезна чврстоћа је већа;
д. Већа дебљина горњег материјала и тања доња дебљина материјала имају већу чврстоћу на смицање; повећање горње и доње дебљине материјала може повећати затезну чврстоћу.
