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原文传递自然时效与预应变对SAE1004钢—AA6111铝合金板材无钉铆接接头强度的影响

论文题名：	自然时效与预应变对SAE1004钢—AA6111铝合金板材无钉铆接接头强度的影响
关键词：	自然时效;预应变;钢-铝板材;无钉铆接;接头强度
摘要：	汽车轻量化已经成为汽车工业发展的必然趋势，为了满足汽车轻量化的要求，铝-钢异种金属被广泛的应用于车身制造中。在异质材料连接方面，特别是在钢-铝板材汽车装配生产中，无钉铆接已经可以取代电阻点焊成为一种非常具有潜力的连接工艺。然而，目前大量的研究都聚焦在工艺优化上，板材力学材性能对无钉铆接接头强度影响研究很少。因此，目前亟需研究自然时效和预应变对无钉铆接接头强度的影响。本文对1.0mm厚的AA6111铝合金进行固溶处理其中固熔温度为550℃，固溶时间为30min，随后将固溶处理后的试样在室温下放置以产生自然时效，最后用SKB模将时效后的和经预应变的AA6111铝合金与SAE1004钢进行无钉铆接。分别研究自然时效和预应变对无钉铆接接头质量的影响，探索了用电阻法检测不同强度、不同预应变的板材无钉铆接接头质量的方法，用预热法改进了板材预应变接头质量。结果表明: 　　AA6111铝合金经过固溶自然时效处理，提高了板材的抗拉强度和屈服强度，降低了板材的延伸率。自然时效后不同强度的板材对接头失效形式、截面参数和强度都有影响。随着时效AA6111铝合金强度增加，无钉铆接接头上下板材之间的互锁量减少，底部厚度增加，无钉铆接接头的强度也在逐渐增加。　　预应变影响时效AA6111铝合金板材的力学性能。随着预应变增加，板材的强度和硬度增加，塑性降低，抵抗塑性变形能力加大，成形性降低，增加了裂纹产生的趋势。因此，无钉铆接接头上下板材之间的互锁量减少，底部厚度增加。预应变对接头强度产生一定影响，当板材强度不高时（0-5天自然时效），随着预应变的增加，无钉铆接接头强度增加，当板材强度较高时（10天自然时效），随着预应变的增加接头的强度逐渐降低。对预应变AA6111-T4铝合金板材进行预热，可以提高预应变板材的塑性和变形能力，减小裂纹发生。经预热的板材显著提高接头的互锁量，接头强度提高，最优的预热温度为120℃。　　提出了SA1004钢-AA6111-T4铝合金板材无钉铆接接头强度简化分析模型。根据简化模型，AA6111铝合金板材的自然时效引起的接头强度的增加，主要归因于AA6111板材的强化造成铆接过程中需要更大的力来产生机械互锁，因此在下板材中就有更大的残余压应力来锁住上板材，从而增加了无钉铆接接头形成后的机械互锁力。通过引入一损伤系数对SAE1004钢-AA6111铝合金板材无钉铆接接头强度模型进行改进，可以很好的解释预应变对接头强度的影响，模拟结果与试验结果基本一致。　　自然时效和预应变均造成AA6111板材无钉铆接接头的电阻增加，因此，电阻对AA6111板材的自然时效和预应变敏感。虽然接头电阻不能很好表征预应变接头强度与时效时间的关系，但不管是否在铆接前进行预应变，接头电阻增量和接头强度随着自然时效的变化具有相同的变化趋势，且接头强度随接头电阻增量变化与随接头底部厚度的变化规律相同。因此，接头电阻增量是一种合适的接头接头质量检测方法。
作者：	高阳
专业：	材料物理与化学
导师：	刘忠侠
授予学位：	硕士
授予学位单位：	郑州大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文