第41卷第2期 Vol. 41No. 2
假压技木
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
2016年2月 Feb.2016
铸造铝合金粗挤压接接头失效形式和强度的分析
李渭佳，杨连发
（桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004）
摘要：缴粗挤压铆接是针对铸造件的连接提出的一种铆接技术，从失效形式和强度两个方面对锻粗挤压铆接得到的接头性能进行分析，通过改变冲头直径和深度，采用正交试验，得到不同的试验组合。基于体积不变原理，计算出各个试验组合下需要的铆钉高度，进行锁粗挤压铆接试验，对铆接得到的试件进行剪切和拉伸试验。根据试验结果，分析接头的失效形式，并且绘制出接头的失效极限图，最后分析了冲头尺寸对接头抗剪强度和抗拉强度的影响。研究结果表明：采用锻挤压接方法得到的接头，其抗剪强度高于抗拉强度；剪切载荷下，接头只发生根部剪断失效；拉伸载荷下，接头发生头部剥离、头部剪断和锦钉根部拉断失效，
关键词：待造铝合金；铆接接头；接头强度；失效形式 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2016. 02. 016
中图分类号：TG386
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2016）02-0077-07
Analysis on failure modes and strength for upset protrusion riveted
jointsof castingaluminumalloy
Li Weijia, Yang Lianfa
( Faculty of Mechanical & Electrical Engineering, Guilin University of Electronic Technology , Guilin 541004, China)
Abstract : Upset protrusion riveting method was used to join castings. The performance of joint obtained by the method upsetting-extrusion was analyzed based on the failure modes and strength. The various testing schemes were obtained through orthogonal test method by chan-ging diameters and depths of the punch. Furthemore, based on the principle of eonstant wolume, rivet heights under diferent test schemes were calculated, and the upset protrusion riveting tests were carried out. Then, it was conducted the shearing and tensile tests of parts. According to the results, the failure modes were analyzed and the failure limit diagram of joints was obtained. At last, the effects of the geometrical dimensions of the punch on the shear strength and tensile strength of joints were studied. The results show that the tensile strength of joints is lower than the shear strength ; joints occur to shearing failure on tail under the shear loading. However, joints occur to
head peeling, head shearing and joint pulling failure on tail under the tensile loading. Key words : casting aluminum alloy ; riveted joint ; joint strength; failure modes
现代汽车正朝者轻量化、低成本、低排放与节
能的方间发展，使用轻量化材料是解决以上问题的重要途径。铝合金具有密度小、质量轻、成形加工性好及节能等优点，这对于汽车轻量化、降低燃料消耗、减少排放和减轻环境污染具有显著的作用。近年来，铝合金在汽车上得到了广泛的应
收稿日期：20150716；修订日期：20151026
基金项目：广西自然科学基金资助项目（2013GXN5FAA019305）；创造系统与先进制造技术广西重点实验室开放基金项目（14， 045 15 005Z)
作者筒介：李渭佳（1990-），女，额士研究生 E-mail: liweijia0931@126. com
通讯作者：杨连发（1965-），男，博士，教投 E-mail: y lianfa@ 163. com
用，汽车的发动机、底盘、车身等各个部分都是由铝合金制造而来。因此，铝合金被认为是实现汽车轻量化最理想的材料之一。
铆接是汽车上常用的一种连接铝合金材料的技术，其具有工艺简单、成本低、质量轻、接头强度高等优点。传统的铆接方法有：冲压铆接[2]、半空心铆钉自冲铆接汀、无铆钉自冲铆接4」、摩擦旋压铆接[5]和孔压铆接[6]等。铸造铝合金在汽车上主要用于发动机、传动机构、转向系统、制动器及各种附件，特别是ZL102铝合金，经常用来铸造各种形状复杂的零件，如汽车缸体、缸盖和轮毂等。但是，铸造件具有塑性较差、不适合压力成形等缺点，传统的铆接方法难以实现铸造铝合金板料的连接。
特种成形栏目是由北京机电研究所塑性工程技术中心①赞助刊出