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白车身铝合金自冲铆接连接技术应用研究

王琢  
【摘要】:目前汽车轻量化是汽车技术发展的重点方向,传统汽车采用的钢制车身存在重量过重的问题,对于燃料消耗和废气排放有很大的压力。试验证明,汽车质量降低50%,可节省油耗50%。在新能源汽车行业,汽车质量的降低直接关系到新能源汽车的续航里程,相关研究得出,汽车重量每降低10kg,续航里程可增加2.5kg。而在电动汽车行业,以某款电动车为例,由电池替代发动机,电池本身重量比发动机增重200kg,因此,要保证汽车的续航里程,车身轻量化尤为关键。铝合金材料以其比重轻的特点在汽车轻量化上有广泛的应用前景。由于铝合金焊接在工艺上有诸多限制,自冲铆接成为为铝合金等材质连接的常用方法。然而自冲铆接技术在汽车制造中的应用才刚刚起步,影响自冲铆接质量的参数有很多方面,但是每个参数对铆接接头质量的影响程度有待研究。本文以1.5mm厚度的BJ5182铝合金作为材料母板,通过自冲铆接将两片厚度为1.5mm的样板连接,并通过正交试验的设计方法探讨不同铆模形状(包括平底铆模A、凸台铆模B和C)、不同铆接力、不同保压时间对自冲铆接接头力学性能的影响,并对相同母材的自冲铆接力学性能与电阻点焊力学性能进行对比。具体如下:(1)以BJ5182铝合金板材作为实验对象,采用正交试验设计方法,通过调整铆模形状,保压时间和铆接力三个因素,使用极差方法和方差方法对不同参数下的自冲铆接接头截面的自锁量、底部厚度、铆钉张开度、接头拉剪强度实验数据进行分析,结果表明:铆接力对自锁量的影响最大,但不成相关性,铆模高度与自锁量成正比。影响底部厚度的主要因素为铆模形状,底部厚度与铆模高度成正比,并且方差分析得出,铆模高度是影响底部厚度的主要因素,影响铆钉张开开度的主要因素为铆接力,方差分析所得铆接力是影响铆钉张开开度显著因素。(2)在相同的保压时间和铆接力的情况下,对不同铆模形状对自冲铆接接头的周边组织的硬度分布和失效形式进行研究。从拉剪性能稳定性来看,凸台铆模的状态最好。对三种不同铆模的接头截面硬度进行测试发现,铆钉周围的材料发生塑性变形,其中凸台铆模铆接接头的塑性变形比较大。(3)对同种铝合金板材的自冲铆接和电阻点焊的力学性能进行比较,发现自冲铆接接头的拉剪强度和剥离强度都要强于点焊接头,而且自冲铆接接头的吸能高于点焊,更具有韧性。


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