王医锋
,
何晓聪
,
张先炼
,
程强
,
高爱凤
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.03.020
利用自冲铆连接系统、材料试验机及扫描电子显微镜等设备来研究钛合金、铝锂合金及铝合金自冲铆接头的力学性能与静态失效机理.结果表明:TA1钛合金接头平均最大拉剪载荷(6 285.0 N)在3种接头中最大,8090铝锂合金接头(5 478.3 N)次之,5052铝合金接头(3 217.7 N)最小;不同金属材料自冲铆接头的静态失效模式有很大的区别,TA1钛合金接头出现铆钉从沿晶断裂向韧性断裂转变的失效过程,8090铝锂合金接头出现材料被擦伤与解理断裂的失效过程,5052铝合金接头仅出现材料被擦伤的失效过程.
关键词:
自冲铆接头
,
钛合金
,
铝锂合金
,
拉剪试验
,
断口分析
赵伦
,
何晓聪
,
张先炼
,
张龙
,
高爱凤
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.06.015
选择4组轻合金自冲铆进行疲劳实验,用扫描电子显微镜和能谱仪对其断口进行微动磨损机理分析,并系统地研究了接头疲劳寿命和失效形式的影响因素.结果表明,下板与钉腿区的微动磨损是导致下板沿纽扣断裂和铆钉断裂的主要原因,两板间的微动磨损是导致上板靠钉头断裂的主要原因;微动磨屑主要成分为金属板材氧化物,并对微动磨损起缓冲作用.增加板厚可提高接头疲劳寿命,且疲劳载荷较大时寿命提高更为显著;增加板强可提高接头疲劳寿命,且寿命提高程度受疲劳载荷影响较小.增加板厚使失效形式从上板断裂变为下板断裂,增加板强使失效形式从板材断裂变为铆钉断裂.
关键词:
轻合金
,
自冲铆
,
微动磨损
,
疲劳寿命
,
疲劳失效形式
张越
,
何晓聪
,
张龙
,
张先炼
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.06.017
压印连接是近年来新兴的连接方式,因其具有简单高效、低耗环保等优点,在连接应用方面越来越受到重视,而疲劳破坏是机械零件失效的主要形式.对钛合金压印接头的疲劳性能进行了实验研究,与母材的力学性能进行了对比分析,并对疲劳失效断口进行了断口分析和能谱分析.实验结果显示钛合金压印接头的平均拉伸-剪切强度约为同等尺寸材料拉伸-剪切强度的36.7％;钛合金压印接头的疲劳极限约为材料疲劳极限的46％,平均载荷约为接头最大静强度的42％.微观特征显示断口呈脆性疲劳断裂特征,由于微动磨损和氧化作用产生了成分为氧化钛的微动磨屑,且其硬度较高,因此在微动过程中起到磨粒的作用,从而加速了磨损和裂纹扩展,最终导致疲劳失效.
关键词:
钛合金
,
压印连接
,
疲劳性能
,
微动磨损
赵伦
,
何晓聪
,
张先炼
,
张龙
,
程强
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.02.016
对TA1钛合金单搭自冲铆接头进行疲劳实验研究接头失效形式;用扫描电子显微镜和X射线能谱线扫描研究铆钉各部位微动磨损程度的差异和接头微动磨损机理;采用威布尔分布验证数据有效性.结果表明:接头疲劳失效形式主要为上板断裂,高周疲劳均为上板断裂,低周疲劳为上下板混合断裂;微动磨屑包含氧、钛、锌和锡元素,铆钉头部微动磨损程度高于铆钉腿部.微动磨损区出现严重脱层、微动磨屑堆积和微裂纹萌生等现象,随着微动磨损及剪切力共同作用导致接头断口部位出现大量微裂纹并逐步沿深度和宽度方向扩展为宏观裂纹,最终导致接头疲劳失效.
关键词:
TA1钛合金
,
自冲铆
,
微动磨损
程强
,
何晓聪
,
张先炼
,
卢毅
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.01.015
为探究1420铝锂合金自冲铆接头的力学性能,本文采用自冲铆连接设备对1420铝锂合金(AL1 420)同种及其与铜合金(H62)异种板材组合进行铆接,并通过拉伸-剪切试验测试接头的力学性能,运用SPSS数据分析软件对接头的最大载荷和最大位移量进行分析.结果表明:AL1420-AL1420和AL1420-H62两种接头的失效形式皆为铆钉从下板拉脱,铆钉头与上板接触区域出现不同程度撕裂;H62-AL1420接头除铆钉从下板拉脱,铆钉头与下板接触区域仅出现凹陷.AL1420-AL1420接头最大载荷最高(6 026.8 N),能量吸收性能最好(16.84 J).对于异种板材组合,H62-AL1420接头的最大载荷(5 304.0 N)大于AL1420-H62接头(5229.3 N),AL1420-H62接头的能量吸收值(16.79 J)大于H62-AL1420接头(15.08 J),异种板材铆接时则优先采用能量吸收性能较好的AL1420-H62搭接形式.
关键词:
自冲铆
,
工艺参数
,
1420铝锂合金
,
失效形式
,
能量吸收
张先炼
,
何晓聪
,
程强
,
赵伦
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.02.012
为研究铆钉数量及铆钉间距对自冲铆接头性能的影响,首先采用数值模拟和试验的方式优化了铆接参数,制备了三组不同形式接头;基于拉伸-剪切实验研究了各组接头的静力学性能及其失效形式;并运用MATLAB 2014b用户自定义开发平台精确计算出各组接头的能量吸收值.结果表明:数值模拟结果与实验具有良好的一致性;单铆钉接头失效形式为铆钉从下板完全拉出,双铆钉接头失效形式为板材断裂失效;双铆钉接头性能明显优于单铆钉接头,而铆钉间距对接头静失效载荷和能量吸收性能的影响较小.
关键词:
自冲铆
,
数值模拟
,
失效形式
,
静失效载荷
,
能量吸收
张先炼
,
何晓聪
,
程强
,
卢毅
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.02.017
以1420铝锂合金(AL1420)为载体制备其同质及其与H62铜合金(H62)、Q215镀锌钢(Q215)和TA1工业纯钛(rAl)异质单搭自冲铆接头.通过静力学试验分析各种接头的静失效载荷及能量吸收性能;就其失效模式分析推断其宏观失效机理.结果表明:TA1-AL1420接头静失效载荷最高,Q215-AL1420接头能量吸收性能最强;除TA1-AL1420接头外,其余各组接头失效位移呈现出的大小规律与能量吸收值的高低规律一致.当上下板材屈服强度相差不大时,接头的失效模式均为下板与铆钉分离;相差较大时,主要以屈服强度较低板断裂失效.
关键词:
自冲铆
,
铝锂合金
,
静失效载荷
,
能量吸收
程强
,
何晓聪
,
张先炼
,
高爱凤
,
卢毅
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.02.018
为探究8090铝锂合金自冲铆(SPR)T型接头的剥离性能及失效机理,本文对8090铝锂合金(8090)同种及其与钛合金(TA1)、铜合金(H62)异种组合的三组自冲铆T型接头进行剥离试验,并通过MAT-LAB R2014b对所得试验数据进行分析.结果表明:当下板材料相同时,接头铆钉刺入下板的深度对接头机械内锁的强度影响较大.剥离时的最大载荷均值从小到大依次为:8090-8090T型接头(1070.3 N),TA1-8090T型接头(1414.2 N)和H62-8090T型接头(1642.7 N).8090同种T型接头的能量吸收能力均大于其余两组异种组接头.
关键词:
8090铝锂合金
,
T型接头
,
剥离试验
,
机械内锁
,
能量吸收
程强
,
何晓聪
,
张先炼
,
邢保英
,
王玉奇
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.02.010
为探究自冲铆接技术与粘接技术的结合性能,本文对8090铝锂合金及5052铝合金两种材料的同种组合分别使用3 M-DP100PLUS和3M-DP100两种胶黏剂进行粘接后再采用自冲铆技术铆接的组合连接方式制备单搭自冲铆-粘接接头,并通过静力学拉伸-剪切试验测试接头的强度.对结果分析表明:胶黏剂的黏度对自冲铆接头的成形质量和强度影响很大,对接头的能量吸收的影响很小.选用合适的胶黏剂是可以更好地实现两种连接技术结合的.
关键词:
8090铝锂合金
,
5052铝合金
,
自冲铆
,
粘接
,
能量吸收
