第42卷第9期 Vol. 42No. 9
理论与实验研究
假压技术
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
异种金属材料自冲铆接头位置对疲劳强度的影响
黄志超，黄秋雯，李绍杰，宋天赐
（华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室，江西南昌330013）
2017年9月 Sep.2017
摘要：为了提高结构件的疲劳性能，基于大量实验研究了自冲铆接头位置布置对剪切结构件疲劳强度的影响。通过改变铆钉个数、搭接尺寸、最大循环载荷、铆钉到板长及板宽的边距等因素，对12种不同铆接位置的结构件进行了静力学实验，并在此基础上进行疲劳实验。实验结果表明：在搭接尺寸不变的情况下，铆钉到板长或板宽的距离过大或过小均会降低结构件的疲劳强度；结构件疫劳寿命随最大循环载荷的减小而增大；在一定范围内，结构件疫劳强度随措接尺寸的增大而增大，随后呈降低趋势；二钉结构件的疲劳寿命显著高于单钉结构件的被劳寿命，但并不随铆钉个数呈倍数的关系增长
关键词：自冲铆接：疲劳强度；异种金属材料；铆接位置；静强度 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 09, 028
中图分类号：TG938
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）09-0150-07
Influence of the self-piercing riveting position of dissimilar metal on fatigue strength
Huang Zhichao, Huang Qiuwen, Li Shaojie, Song Tianci
( Key Laborary of Conveyance and Equipment, Ministry of Education, East China Jiaotong University , Nanchang 330013, China) Abstract : For the purpose of improving the fatigue strength of structural parts, the influences of the self-piercing riveting position on fa tigue strength of the shear structure were studied by a large number of experiments. A static test on the joints was conducted under twelve different locations, and the fatigue test was performed based on the static test by changing the number of rivets, lap joint size plates, the maximum cyclic loading and margins from rivets to board length and plate width etc. The result shows that when the size of the overlap is-peo[ aiaia ntuxeu a jo astraraop aq qia siuoord ag[ anggrg pue *ptuas ange anpar uea suareu [res oo ro apim oo poxg ing. However, within a certain range, fatigue life prolongs with the increase of the size of the overlap, and then it decreases. Therefore, the fatigue life of structural parts with two rivets is significantly higher than that of single rivet, and it does not grow exponentially with the increasing number of rivets.
Key words: self-piercing riveting; fatigue strength; dissimilar metal; riveting position; static strength
节能减排是汽车制造领域的必然发展趋势，整车质量轻量化是达到该目的的一个重要手段"。传统车身材料多为钢板，轻型材料的引人使异种金属材料的连接成为难题，部分轻型材料对温度较敏感，传统电阻点焊方法易产生局部过热，从而降低连接强度。其中铝和铝合金是当今社会汽车轻量化的首选材料[2-3]。
自冲铆接工艺的出现可以克服电阻电焊技术的弊端，难以焊接的连接件均可采用该工艺进行连接(4)。自冲铆接工艺是一种新型的冷连接技术，不仅可以进行异种板料的连接，而且能进行两层或多层板料的连接，具有低能耗、无污染、无热效应等
收稿日期：20170717；修订日期：20170820 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51565014）
作者简介：黄志超（1971-），男，博士，教授万方懿据ail：hacosu@163.com
优点。同时，自冲铆接件的疲劳极限高于焊接连接件的疲劳极限，其工艺快速与大规模的生产特点完全适用于汽车制造的应用[5)。影响自冲铆接连接质量的因素很多，铆钉的高度、材料，凹模凸台的高度等均会对其产生影响。黄志超等[6]对此进行了研究并指出：铆钉高度约高于被铆板料3mm时铆接效果最佳；一定范围内，凹模凸台高度的增加可以提高铆接接头的自锁性能，适当硬度的钉有利于形成具有良好力学性能的铆接接头。
在循环载荷的作用下，由于连接孔处几何形状突变导致的局部应力集中，使疲劳裂纹通常萌生于连接部位。因此，汽车结构的疲劳寿命在一定程度上取决于汽车结构连接部位的疲劳寿命，改善连接部位的抗疲劳性尤为重要。工艺、结构件材料、钉孔排布、外载荷等诸多因素均会对结构件疲劳性能