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《郑州大学》 2010年
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AZ31镁合金的自冲铆接工艺研究

王军伟  
【摘要】: 本课题是郑州大学与美国通用汽车公司合作的美国通用联合基金项目“Joining of Dissimilar Materials with Crash-Toughened Adhesives”的一部分,其目的是探索镁合金板料在汽车工业中应用的可能性。AZ31镁合金之间以及它与DP600双相钢之间的自冲铆连接以及铆粘复合连接工艺的研究是该项目的重点内容之一。采用铆接前预加热的方法来提高镁合金的塑性,从而达到理想的铆接效果。研究了搭接长度以及预热温度对铆接接头和铆粘接头剪切强度以及失效方式的影响;研究了利用不同的铆钉、凹模对镁合金以及镁合金与双相钢进行铆接的效果;研究了铆粘连接工艺并且比较了粘接、铆接以及铆粘三种工艺的连接效果。研究了湿热环境对自冲铆接头以及铆粘接头剪切强度的影响,结果表明: 将AZ31镁合金在铆接前预加热到180℃与200℃之间,能够有效提高它的塑性从而达到理想的铆接效果。预加热不仅能够提高镁合金的塑性,还有利于增加板料与铆钉之间的互锁量,从而提高接头的剪切强度。最佳的预热温度和铆接速度为180℃,110mm/sec。 太短的搭接长度会减小接头的剪切强度。相对于铆接接头,铆粘接头的强度随接头搭接长度的减小而减小的幅度非常大。确定接头的搭接长度为25mm。 为了得到理想的铆接效果,铆钉长度较被铆板料总厚度长2-4mm,铆钉的硬度不要超过450Hv,凹模应该具有较高凸台高度以及9mm或10mm的内径。进行镁合金与钢板之间的铆接时,若将0.75mm厚的钢板作为下板料,互锁量非常小并且下板料容易被刺穿,所以钢板应该作为上板料。 所制备的AZ31板料的铆接强度接近于类似厚度铝合金板料的铆接强度,铆粘接头强度接近于点焊接头强度。铆接接头的剪切强度主要取决于机械互锁力,可以采用简化的杠杆模型来估算,接头的剪切强度可以表示为: 由于润滑作用,胶体的应用会影响接头的铆钉头高度,互锁量以及下板料的剩余厚度。所以对于铆粘连接工艺,若想达到理想的铆接效果,与铆接相比,必须适当调整铆接力。粘接接头具有高于铆接接头的强度,但有突发失效的缺点。用铆粘连接工艺生产的接头不仅有理想的抗剪切强度,而且能够克服突发失效的缺点。环境暴露使镁合金之间以及镁合金与钢板之间的铆接接头的剪切强度稍有增加,使铆粘接头的剪切强度降低。与打磨处理的接头相比,磷化处理的AZ31合金铆粘接头具有更高的剪切强度。■
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG938

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【引证文献】
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