半空心鉚釘自沖鉚接工藝及其質量評價研究

半空心鉚釘自沖鉚接工藝及其質量評價研究

Summary：自沖鉚接作為一種新型的機械連接方式，不僅滿足快速連接需求，而且可以用于兩層或兩層以上同質或異質材料的連接需要。并且具備無煙霧，低噪音，無飛濺等優(yōu)勢。為現(xiàn)代機械連接提供安全性更高，清潔性更好，傷害性更小的鉚接工藝。本文基于半空心鉚釘研究自沖鉚接工藝，指出半空心，鉚釘工藝的具體參數(shù)以及在半空心鉚釘自沖鉚接工藝的質量評價方式，旨在為提升鉚接工藝研究提供參考資料。Keys：半空心鉚釘；自沖鉚接；鉚接工藝；質量評價一、前言自沖鉚接是在板料和鉚釘之間形成連接而不需要預沖孔，沖和鉚一步完成的新工藝。由于自沖鉚接是一種靠機械自鎖連接的冷成型技術，在多層板的連接中應用效果很好。隨著制造業(yè)大規(guī)模自動化生產(chǎn)的發(fā)展，自沖鉚接工藝也在更廣泛地應用于實際產(chǎn)品的制造當中，并且對降低制造產(chǎn)品重量，提高裝配效率意義重大。半空心鉚釘是在鉚釘圓柱體的上、中部分為實心結構，尾部為空心結構，便于在受擠壓向外翻邊形成卡扣的連接件。半空心鉚釘一般應用于軟線制造業(yè)中，近年來被廣泛應用于汽車輕量化生產(chǎn)。目前有些玩具已經(jīng)用半空心鉚釘代替了軸。抽芯和擊芯鉚釘則多用于較為薄軟材料的鉚接。二、半空心鉚釘?shù)淖詻_鉚接工藝原理半空心鉚釘自沖鉚接工藝是通過壓邊圈先向下運動對鉚接材料進行預壓緊，防止材料在鉚釘?shù)淖饔昧ο孪虬寄?nèi)流動，然后沖頭向下運動推動鉚釘向下刺穿上層材料．在凹模與沖頭的共同作用下，鉚釘尾部在下層金屬中張開，形成喇叭口形狀以便鎖止鉚接材料，達到連接目的。半空心鉚釘自沖鉚接工藝是在對半空心的鉚釘頭進行施壓，使之嵌入第一層，然后釘體與第二層一起擴張并向四周翻開形成鉚扣，從而形成一個緊固的連接。雖然看起來較為簡單，但是要求工藝卻很復雜例如：模具幾何尺寸要合理；要嚴格控制鉚釘?shù)男螤睢⒊叽绾筒馁|的性能；板料的性能應與鉚釘性能相匹配；板料的厚度應與鉚釘?shù)某叽绾湍＞叩某叽缦嗥ヅ涞取０肟招你T釘自沖鉚接主要應用于汽車車身輕量化制造過程中，在同金屬材質連接時較輕的在上，較重的在下；異質的金屬，塑性不好金屬在上，塑性好的金屬在下好，金屬與非金屬鉚接時，非金屬在上，金屬在下。三、半空心鉚釘自沖鉚接的質量評價基于半空心鉚釘?shù)淖詻_鉚接的可靠性和強度和安全性都是受鉚釘接頭的質量的直接影響，而鉚釘接頭質量也是直接影響鉚接效果的。自沖鉚接的工藝參數(shù)一般通過兩種方法來驗證。1.直接實驗法第一，拉伸實驗。采用對搭邊鉚接試件的拉伸，不僅可以測試試件的抗剪切能力，還能評價其連接的牢固性。第二，撕開試驗。采用測試撕開兩件板料彎邊成形的力的大小，來評價兩塊板料鉚接在一起的牢固度。例如，汽車車門或門柱、邊梁等。第三疲勞試驗。使用抗疲勞實驗測試通過頻率為15~20Hz振動和最小載荷與最大載荷之比R=0.1交變載荷的循環(huán)測試評價連接件的疲勞壽命。這一般需要多次試驗。例如，汽車車身骨架及其覆蓋件等鉚接測試都需要試驗循環(huán)次數(shù)為2萬次以上。此外，三層板的自沖鉚接頭的性能，得出板料強度和放置方式，對接頭的強度、吸收的能量和失效機理有很大的影響，因此對于不同的使用場合，應選擇合適的鉚接順序。粘結劑的使用對自沖鉚接頭質量的影響主要體現(xiàn)在復合接頭可以明顯增加自沖鉚接頭的最大失效載荷，但是會減小最大失效位移和接頭失效吸收的能量。2.觀測法由于通過力學的試驗更為可靠，但是在實際生產(chǎn)過程中的觀測卻更為直接。首先，視覺檢測法即通過目測，初步確定鉚釘質量的合格與否。對于沉頭鉚釘，合格鉚接為鉚釘頭與上層板料平齊，鉚接紐扣對稱且豐滿。其次，通過將自沖鉚接的鉚接點沿著子午線剖開的切面的直接觀察和檢測來判斷半空心鉚釘自沖鉚接的質量更有利于實踐操作。最終，出現(xiàn)以下情況證明半空心鉚釘自沖鉚接質量良好：鉚釘?shù)淖冃谓孛娉奢S對稱；鉚釘頭下面的板料沒有裂紋，鉚釘頭與板料應該充分接觸而沒有間隙；鉚釘與板料之間應完全充滿，沒有間隙；鉚釘?shù)奈膊恳耆珡堥_且保證被足夠的板料包圍著，以便有良好的機械自鎖性能；下層板料應均勻變形，未出現(xiàn)裂紋或被刺穿。四、總結綜上所述，半空心鉚釘自沖鉚接工藝雖然在連接原理方面較為簡單但是工藝上卻受模具幾何尺寸、鉚釘?shù)男螤睢⒊叽绾筒馁|，板料的性能和厚度與半半空心鉚釘?shù)钠ヅ涠鹊确矫娴挠绊憽Ｔ趯嶋H的鏈接過程中還要準確掌握其評價方法，確保連接的穩(wěn)固性和安全性。Reference：[1]趙新華,姬琳輝,孟憲明,等.半空心鉚釘自沖鉚接的研究進展[J].新技術新工藝,2019(10):1-6.[2]黃志超,李紹杰,黃秋雯.5052鋁合金空心鉚釘與半空心鉚釘?shù)淖詻_鉚接強度對比研究[J].鍛壓技術,2017,42(11)[3]姬琳輝.半空心鉚釘自沖鉚接工藝及鉚接檢測機制的研究[D].天津:天津理工大學,2020.[4]李歐洋.自沖鉚接工藝優(yōu)化與安全對策研究[D].上海應用技術大學,2019.[5]杜愛民,陳垚伊,朱忠攀,鄒李瀟.

自沖鉚接工藝參數(shù)對接頭性能影響的