原文传递
超声振动辅助胶铆复合连接工艺及接头力学性能研究
| 论文题名： | 超声振动辅助胶铆复合连接工艺及接头力学性能研究 |
| 关键词： | 超声振动;胶铆复合连接;力学性能;失效模式;铝合金板材 |
| 摘要： | 随着新能源汽车的快速发展，汽车轻量化的需求越来越强烈，铝合金在汽车车身中的使用更加广泛，铝合金板材之间的连接方式也因此成为研究热点。胶铆复合连接是一种将无铆钉铆接与胶接结合的复合连接工艺，通过将胶粘剂引入无铆钉铆接接头中，一方面弥补了无铆钉铆接接头强度低、密封性差等不足，另一方面解决了胶接接头失效位移小、剥离强度低的缺点。为了进一步提升胶铆接头的力学性能，本文在超声振动辅助无铆钉铆接基础上，引入胶接工艺实现复合连接，以期通过超声振动预处理和超声振动辅助无铆钉铆接两个途径，充分发挥超声振动的作用，提升胶接效果，提高胶铆接头成形质量，从而提升胶铆接头的综合力学性能。本文主要工作内容以及结论如下: (1)对5052-H32铝合金以及DP460胶粘剂开展了常规以及不同超声振幅下的拉伸试验，获得了材料在不同超声振动条件下的力学性能数据，为之后进行超声振动辅助胶铆复合连接过程的有限元建模提供了材料属性。通过对比不同超声振动条件下材料的力学性能，发现在施加超声振动后5052-H32铝合金发生软化现象，屈服强度降低明显，抗拉强度与断后伸长率也均有降低。DP460胶粘剂在受到超声振动作用后，力学性能几乎没有变化。 (2)建立了超声振动辅助胶铆接头成形过程的有限元计算模型，分析了超声振动对胶铆接头在成形过程中材料流动的影响。在施加超声振动后，铝合金的径向塑性应变有所提升，轴向塑性应变没有明显变化，说明超声振动在一定程度上促进了材料的流动。在施加超声振动后，材料的最大等效应力降低，并且超声振幅越大降低越明显。当超声振幅为4.30μm时，最大等效应力降幅为23.1％。 (3)对胶铆接头在涂胶后但胶粘剂未完全固化时进行了超声振动预处理，随后通过对经过不同振动时间预处理后的胶铆接头开展了单搭剪切试验与T型剥离试验，发现经过超声振动预处理后，胶粘剂与铝合金之间的粘接效果提升，胶层的失效形式由界面失效转变为混合失效。当振动时间为30s时，提升效果最明显。 (4)针对胶铆接头可能的受力情况，开展了单搭剪切、T型剥离以及十字拉伸三种静态力学性能测试。测试结果表明，在施加超声振动后，胶铆接头的力学性能均有提高，并且失效形式也发生了改变。在单搭剪切试验中，超声振幅为3.96μm时，胶铆接头的综合力学性能最好;而在T型剥离与十字拉伸试验中，超声振幅为4.30μm时，胶铆接头的综合力学性能最优。 |
| 作者： | 张子健 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 郑超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
