用于超高强度钢和铝连接的新型剪切紧固技术

用于超高强度钢和铝连接的新型剪切紧固技术

刊名：Weld World（英）

刊期：2016年第60期

作者：Réjane Hörhold et al

编译：赵唤

目前，对轻量化的要求使汽车生产商越来越重视连接技术。由于室温下Fe在Al中的溶解度会降低以及形成金属间相，因此常规热连接技术（如电阻点焊技术）会使金属达到其可靠应用极限。按轻量化设计的要求，减轻车重的最佳方法是不使用任何附加部件，而传统铆接技术不需要辅助部件，也不需要对相关部件有质量要求，因此在车辆轻量化设计过程中具有很大的优势，但这种技术与连接材料的可成形性有关。

使用预钻孔的多阶段技术是一种新型的单级剪切紧固技术。新型剪切紧固技术通过在单阶段工艺中将热成形超高强度钢和铝进行连接。剪切紧固技术分以下3步工艺：第一步工艺类似于常规的铆接工艺，将坯料夹持器固定在金属板上，在模具水平面上移动弹簧加载的砧座之后坯料表面具有一定的预载荷，但与常规铆接工艺不同，该方法采用由内冲头和外冲头组成的双重冲压机；第二步工艺是冲头组采用球状冲头，由于切削模具的边缘具有高压应力，因此球状冲头能够在不损害冲头材料的同时间接对模具材料进行切削；第三步工艺是当弹簧加载的砧座到达固定点时，将球形冲头处的铝合金材料径向挤出,根据球形冲头的行程和冲模深度使连接件的形状和力产生配合。进行了准静态和疲劳试验，以评估这种结构连接的影响。试验结果表明：①当测试两种不同的预制孔几何形状时，使用预钻孔的多阶段技术在准静态负荷下能够使连接件具有更强连接性能；②在疲劳试验下，两种测试的预钻孔几何结构（圆柱状和圆锥状）都会在较低的负荷下失效；③剪切紧固技术由于采用的是间接切割,因此能够增大模具侧材料的翻转深度，可防止铝在连接期间受损，同时防止接头在早期阶段出现故障。