AA5052-DC52D电磁无铆钉铆接工艺与数值模拟研究

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电磁无铆钉铆接工艺是电磁铆接和无铆钉铆接两种技术的新型结合,具备应用范围广、省时高效以及接头综合性能出色等特点,在汽车和航空航天等产业领域有着非常广阔的发展和应用前景。本文针对铝合金板材AA5052和高强钢板材DC52D+ZF,进行了电磁无铆钉铆接工艺试验和有限元仿真。研究了异质材料电磁无铆钉铆接接头的成形过程、截面形貌、力学性能以及在腐蚀工况下的服役性能。首先针对电磁无铆钉和常规压力无铆钉两种连接工艺开展了对比研究,借助试验完成对接头连接性能的分析与评价。结果表明,电磁无铆钉接头具备更出色的互锁性能、更高的板材强度以及更大的剪切载荷。其互锁量Tu和最大剪切力平均高出常规压力无铆钉接头46.6%和4.6%。同时,二者的剪切失效模式均为颈部断裂,说明上板材的颈部强度大小远低于互锁强度大小。其次基于软件Simufact.forming模拟了电磁无铆钉铆接接头成形过程。对过程中板材的塑性变形、材料流动以及接头的密封性能进行了研究。同时发现上板颈部以及下板与凹槽接触区域存在较大的应力集中,这些区域在铆接过程中和力学性能测试过程中极易产生缺陷和发生失效。最后针对电磁无铆钉铆接接头在腐蚀工况下的服役性能开展了研究,系统分析了腐蚀时间对接头形貌及力学性能的影响,揭示了接头在中性盐雾环境下的腐蚀机理。结果发现,随着腐蚀时间的增加,板材在接头区域的形貌变化愈发明显。同时,接头的力学性能也发生了严重的衰退。截至腐蚀24天为止,接头的最大剪切载荷和最大拉脱载荷分别下降22.6%和42%。此外,接头的拉脱失效模式更是由最初的颈部断裂转化为上下板材脱离。究其原因主要是在腐蚀初期,钢板上的镀层和铝板上的氧化物均在一定程度上保护了板材基体。而后期随着氧化层的脱落和氯离子的穿透能力变强,板材基体在间隙腐蚀和电偶腐蚀的共同作用下发生了大量溶解。
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