鎂合金板材摩擦加熱自沖鉚接技術(shù)研究.pdf

1、由于環(huán)保和節(jié)能的需要，輕量化已成為汽車發(fā)展的方向。鎂合金不僅重量輕，而且具有許多優(yōu)良性能，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具開發(fā)和應(yīng)用潛力的“綠色材料”。采用鎂合金材料制造汽車構(gòu)件，有可能在提高安全性的同時，達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的目的。由于鎂合金具有高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性以及在焊接過程中易于形成氧化層等因素，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)并不適用于鎂合金的連接。自沖鉚接技術(shù)是被汽車制造商廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)連接技術(shù)，常用于連接韌性較好的金屬板材。鎂合金在室溫下的韌性較差，不能直接采用自

2、沖鉚接技術(shù)進(jìn)行連接。加熱可以改善鎂合金的韌性，因此，對加熱鎂合金進(jìn)行自沖鉚接，有可能獲得良好的鉚接效果。鎂合金的加熱方法有多種，但到目前為此，還沒有一種可實(shí)際應(yīng)用的加熱方法。為此，本文作者提出了一種摩擦加熱鎂合金板材的新方法，并將該方法與自沖鉚接技術(shù)相結(jié)合，對AZ31鎂合金板材進(jìn)行了鉚接試驗(yàn)，對板材的鉚接效果、接頭強(qiáng)度以及接頭的疲勞性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究的主要內(nèi)容和結(jié)果總結(jié)如下：
　　 1．研究了AZ31鎂合金板材摩擦加熱的可

3、行性，對摩擦速度、磨頭直徑、磨頭壓力以及模具預(yù)熱溫度對板材溫度變化的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：摩擦加熱方法是可行的，摩擦可以使AZ31鎂合金板材的溫度快速上升，并達(dá)到所需要的溫度。在一定條件下，增加摩擦速度，可以加快板材溫度的上升，當(dāng)摩擦速度為3600r/min時，板材溫度上升最快，且對板材的損傷較?。浑S著磨頭直徑的增加，板材溫度上升的速度增大，板材表面的磨痕深度先減小，后增大：磨頭壓力越大，板材溫度的上升越快，但板材的表面損傷也相

4、應(yīng)增加；與室溫情況相比，板材夾具的溫度越高，板材溫度的上升越快，且加熱結(jié)束后溫度下降也越慢。
　　 2．研究了摩擦加熱鎂合金板材的自沖鉚接效果。對不同加熱溫度時鉚接接頭的外觀形貌、截面形貌以及機(jī)械互鎖量進(jìn)行了觀察與分析。結(jié)果表明，室溫下對AZ31鎂合金板材進(jìn)行自沖鉚接，可導(dǎo)致被鉚接板材發(fā)生脆裂，從而使鉚接帽和接頭截面上出現(xiàn)裂紋。摩擦加熱可有效降低鎂合金板材的脆裂傾向，并且隨著摩擦加熱溫度的上升，鉚接接頭上的裂紋數(shù)量下降，當(dāng)加熱溫

5、度上升到180-200℃時，裂紋基本消失。而且，隨著加熱溫度的上升，鉚釘與被鉚接板材之間的互鎖量也有一定增加。
　　 3．研究了摩擦加熱鎂合金板材自沖鉚接接頭的剪切拉伸強(qiáng)度和疲勞性能。結(jié)果表明，與室溫鉚接接頭相比，摩擦加熱鎂合金板材鉚接接頭的強(qiáng)度明顯提高，當(dāng)板材溫度上升到180℃時，接頭的強(qiáng)度最高，繼續(xù)提高加熱溫度到200℃時，接頭強(qiáng)度稍有下降；摩擦加熱150℃、180℃和200℃鉚接接頭的疲勞性能相近，但明顯高于未加熱板材鉚接