材料和冲铆方向对TOX铆接强度的影响研究

2018-06-13周厚林

时代汽车 2018年11期

周厚林

延锋百利得（上海）汽车安全系统有限公司上海市 201315

1 引言

TOX铆接工艺在汽车和家电行业有较广泛的应用，主要用于实现金属薄板零件之间的铆接。在作者所在单位，TOX铆接工艺主要用于铆接钣金材质的安全气囊壳体和安装支架。因零件结构特点，上述气囊壳体和安装支架铆接时，一般采用从内向外的冲铆方向，即TOX铆接点的凹坑在气囊壳体一侧，而凸台在安装支架一侧。一般每个铆接界面布置2个TOX铆接点。当某个铆接界面的铆接强度不够时，常规的应对措施是增加设置一个TOX铆接点。但是，新增一个TOX铆接点，相应的安装支架的铆接面需扩大，零件成本上升，而且TOX铆接模具的成本也会上升。本文旨在测试和对比不同的钣金材料及冲铆方向对TOX铆接点强度的影响，为安全气囊壳体和安装支架的选材和设计提供参考。

图1 TOX铆接点剖面示意图

2 研究范围界定

本文选择作者所在单位常用的壳体材料、支架材料及常用的TOX铆接点规格作为研究对象。其中常用的壳体材料和支架材料如表1。

在本文的研究中，将TOX铆接点直径φ确定为φ8mm，TOX铆接点底厚X确定为0.8mm。不同直径φ和不同底厚X对铆接强度的影响不作为本文的研究范围。本文仅研究不同的钣金材料及冲铆方向对TOX铆接点拉伸强度和剪切强度的影响。

TOX铆接点的剖面示意图如图1所示，图中同时示意了TOX铆接点的拉伸强度和剪切强度的试验方法。

表3 支架材料相同时不同壳体材料对应的TOX铆接点强度对比表

表4 壳体材料相同时不同支架材料对应的TOX铆接点强度对比表

3 不同钣金材料及充铆方向对TOX铆接强度的影响研究

选常用的壳体材料和支架材料，交叉排列组合，按直径φ8mm，底厚X=0.8mm试制试验样件，在专用拉力测试仪器上测量其TOX铆接点的拉伸强度和剪切强度。每种状态测试5件，测量所得数据如表2所示。表2中拉伸强度和剪切强度数值的单位为N。表2中材料/方向“2#→1#”表示TOX铆接点两侧材料分别为DC53D+Z 1.2 和DC51D+Z 1.2，前者在凹坑侧，后者在凸起侧，以此类推。本文所述的测试数据是基于作者随机选用的材料批次，不同的批次的材料可能会得出不一样的测试数据。

对以上数据进行分组对比，并使用Minitab软件进行双样本t检验，可得出如表3所示的对比结果。表3中“高”和“低”表示两种铆接状态在拉伸强度或者剪切强度上存在显著差异，即“高”者比“低”者的强度显著更高。从表3可见，当支架材料相同时，壳体材料DC51D+Z 1.2比DC53D+Z 1.2对应的TOX铆接点拉伸强度和剪切强度都更高，且该结论不受TOX冲铆方向影响。

对表2的数据重新进行排列组合，对比壳体材料相同时，不同支架材料对TOX铆接点强度的影响。对比结果如表4所示。从表4可见，当壳体材料相同时，不同支架材料之间，有的对应的TOX铆接强度有显著差异，有些没有显著差异。

同样再对表2的数据重新进行排列组合，对比相同材料组合时，不同冲铆方向对TOX铆接点强度的影响。对比结果如表5所示。从表5可见，支架材料DC51D+Z 1.5和HC420LAD+Z 1.5配合壳体材料DC53D+Z 1.2时，冲铆方向对拉伸强度和剪切强度都有显著影响。支架材料DC51D+Z 1.5和HC420LAD+Z 1.5配合壳体材料DC51D+Z 1.2时，冲铆方向对剪切强度影响较显著，而对拉伸强度影响不显著。支架材料DC51D+Z 1.2配合壳体材料DC53D+Z 1.2时，冲铆方向对拉伸强度和剪切强度的影响都不显著。