【摘 要】
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实现汽车轻量化最普遍的途径是使用轻量化材料的同时结合先进的连接工艺以最大限度地减轻汽车车身质量。压印连接技术因其在连接板材时无需添加任何辅助材料,且无原材料的损失,连接表面平整无裂痕,具有良好的疲劳性能和耐腐蚀性强的特点,在汽车制造行业得到了广泛应用。本文基于响应面法对粘接-压印复合接头进行了参数优化及强度预测,并通过腐蚀试验与腐蚀仿真模拟试验对铝合金压印接头的力学性能进行了研究,得到如下结论:1
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实现汽车轻量化最普遍的途径是使用轻量化材料的同时结合先进的连接工艺以最大限度地减轻汽车车身质量。压印连接技术因其在连接板材时无需添加任何辅助材料,且无原材料的损失,连接表面平整无裂痕,具有良好的疲劳性能和耐腐蚀性强的特点,在汽车制造行业得到了广泛应用。本文基于响应面法对粘接-压印复合接头进行了参数优化及强度预测,并通过腐蚀试验与腐蚀仿真模拟试验对铝合金压印接头的力学性能进行了研究,得到如下结论:1.在单因素对响应值的影响中,凹模深度对接头的失效载荷与能量吸收值的影响最为显著;在多因素的交互作用对响应值的影响中,接头的失效载荷和能量吸收值分别受冲压力与凹模深度的交互作用和凹模深度与胶层厚度的交互作用的影响最为显著;通过试验验证表明,响应面法创建的粘接-压印复合接头强度和能量吸收值预测模型的可信度较高。2.在铝合金压印连接过程中,选用合适的粘接剂或强度和硬度较高的板材作为上板时,有利于提高接头的强度和能量吸收值;在酸性环境下,钢-铝异质压印接头的腐蚀速率整体高于其复合接头;随腐蚀时间的延长,钢-铝异质压印接头的强度呈先增加后减小的趋势,能量吸收值逐渐减小,其复合接头的强度和能量吸收值均呈逐渐减小的趋势,但复合接头的强度和能量吸收值整体强于纯压印接头。3.酸性环境使钢-铝异质压印接头及其复合接头的失效形式发生了改变;随腐蚀时间的延长,钢-铝异质压印接头上板搭接区域表面的腐蚀产物逐渐增多;复合接头上板纽扣被撕裂部位的微观形貌呈韧窝状,且颜色逐渐变得明亮;复合接头下板拉伸失效部位的微观形貌为细长条纹,表面划痕逐渐加深。4.钢-铝异质压印接头搭接区域表面元素特征变化明显,在腐蚀时间为360h时已有S元素的出现,且上板搭接区域表面S元素含量整体高于下板,表明在腐蚀过程中,3-与上板搭接区域表面的反应更为剧烈;复合接头由于胶层的保护作用,搭接区域表面元素特征变化不明显,直到腐蚀中后期该区域边缘处有少量Al和Fe元素的氧化物生成。5.通过极化曲线测试试验发现,5052铝合金的自腐蚀电位低于热轧双相钢DP590,在酸性环境下更易发生腐蚀;腐蚀仿真结果与实际腐蚀结果相比存在些许不足,但腐蚀仿真结果中的电位变化区域与实际腐蚀受损部位基本保持一致,为后期研究压印接头腐蚀提供一定程度的参考。
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