钢/铝薄板热无铆连接接头力学性能研究

目的 针对目前车用高强钢和高强度铝合金板料在无铆连接工艺上出现的成形接头效果不佳及接头强度难以满足实际工况等问题,提出一种钢/铝异种材料热无铆塑性连接工艺,以有效提高22MnB5高强钢与7050铝合金铆接接头性能.方法 通过软件Abaqus建立钢/铝异种材料无铆塑性连接有限元模型,对塑性连接接头尺寸特性进行分析;进一步通过仿真分析研究高强钢初始铆接温度对接头截面颈厚与自锁值的影响,并采用拉伸试验研究铝板在不同初始温度下及成形接头在不同冷却方式下对无铆塑性连接接头性能的影响.结果 将有限元仿真分析结果与试验的金相图进行了对比研究,得出二者成形接头的尺寸基本吻合,并产生了有效的机械自锁,证明了仿真模型的准确性.随后,经仿真分析确定,钢加热至700℃时,接头颈厚值与自锁值均最大,分别为0.402、0.357 mm,该成形温度下接头特征尺寸最佳.最后,通过试验分析发现,常温铆接、阀冷、室冷、水冷的拉力峰值分别为2.0763、5.3140、2.4111、2.0240 kN.由此可得,热处理后接头的抗剪切强度较常温铆接提高了28.5％,在3种冷却方式处理下,阀冷的接头强度最佳,水冷的接头强度最差.结论 通过对比分析,确定了22MnB5钢加热至700℃且铝仅经热传导并采用阀冷时进行无铆塑性连接的接头强度最佳.