【摘 要】
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随着科技的进步和社会的发展,汽车轻量化成为重要的发展方向,轻量化结构和材料的使用是实现汽车轻量化的重要途径。其中,轻量化材料最为关键。然而对于轻量化材料的使用,一些传统的连接技术已经难以甚至不能满足材料之间的连接,自冲铆接技术则可以解决此问题。本研究基于轻量化材料以及自冲铆接连接技术,制备了厚度为3.0mm的3种不同夹层材料的层合板,并对层合板与5052铝合金进行了一系列的自冲铆接相关研究。选取5
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51875201）；
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随着科技的进步和社会的发展,汽车轻量化成为重要的发展方向,轻量化结构和材料的使用是实现汽车轻量化的重要途径。其中,轻量化材料最为关键。然而对于轻量化材料的使用,一些传统的连接技术已经难以甚至不能满足材料之间的连接,自冲铆接技术则可以解决此问题。本研究基于轻量化材料以及自冲铆接连接技术,制备了厚度为3.0mm的3种不同夹层材料的层合板,并对层合板与5052铝合金进行了一系列的自冲铆接相关研究。选取5052铝合金为上下基板,EVA泡棉、胶层、泡沫镍为夹层材料,使用丙烯酸酯结构胶高强度结构胶进行层合板的粘合。对层合板进行了厚度、质量测量以及抗冲击测试。实验表明:层合板质量明显小于5052铝合金但其抗冲击性能略小于5052铝合金,冲击后的层合板没有发生胶层失效,满足设计要求。对层合板与3.0 mm厚5052铝合金进行自冲铆接,探究了铆钉高度与凹模形状对接头成形质量及强度的影响,得出适合层合板与5052铝合金最优工艺参数:9.0 mm高度的半空心铆钉与凸台凹模。比较分析了接头的载荷-位移曲线的变化趋势,比较了层合板的板料搭接顺序以及夹层材料种类对接头强度的影响,并且对各接头拉伸失效破坏形式进行了微观形貌分析,分析得知:层合板作为上板时,拉伸失效形式为层合板在铆钉中线两侧发生撕裂及断裂,断口形貌为典型的延性断裂。层合板作为下板时,接头失效形式为层合板发生结构分离,铆钉与上基板拔出层合板下基板,且随着拉伸的继续,层合板上基板被铆钉拉破撕裂,其断口形貌多为延性断裂与摩擦磨损混合形貌。根据拉伸试验结果进行疲劳试验,发现层合板作为上板时接头疲劳性能优于层合板作为下板时的情况且疲劳失效形式也受到板料搭接顺序和层合板种类的影响而表现出不同的失效形式。层合板作为上板接头失效形式为铝合金板在铆扣一侧产生疲劳断裂。层合板作为下板接头失效形式主要发生在层合板上且因夹层材料种类不同而表现出不同失效形式:EVA泡棉层合板在铆扣位置处出现层合板下基板破损,胶层层合板发生胶层失效,泡沫镍层合板的夹层材料与下基板之间的胶层发生界面失效。
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