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无铆钉铆接工艺的国内外研究现状

2013-7-26 08:21| 发布者: admin| 查看: 3850| 评论: 0

摘要: 铆接机专家Juha Varis 通过对无铆钉铆接和自冲铆接的经济性考察得出无铆钉铆接的费用的不同在模具损耗上,无铆钉铆接的模具寿命主要由模具材料、工艺、被铆接的材料特性以及其它外部因素决定,要提高无铆钉铆接的经济 ...
       
       只要测得无铆钉铆接点的底厚值“X”,即可知道改点的抗拉强度,利用这一特性可以简便可靠的地将无铆钉铆接加工过程自动化,实现全过程自动检测,严格保证每一点的连接质量。铆接机专家网的研究人员指出,由于无铆钉连接技术自动化程度极高,可同时多点连接,并可无损伤地检测连接强度,严格保证了连接质量,极大地提高了生产效率,降低了生产成本,其连接费用仅为点焊的40%-70%。无铆钉铆接还可多点同时连接,效率极高。无铆钉铆接不会出现应力集中。
       铆接机专家指出,在连接强度上,经试验测得到无铆钉单点联接静态强度是点焊的70%,但如用双点连接可以与单点相等,而在动态强度上比点焊要高,也就是说,无铆钉连接点的寿命比点焊的寿命长。李勇等通过无铆钉连接圆点金相照片得出:板件材料在挤压形成的无铆钉连接圆点处,其内部晶粒结构被细化且有序化排列,材料硬度得到提高,而且在最薄弱的部分,其硬度值提高最大。这说明在无铆钉连接点处板件材料的机械
性能不仅没有受到损害,反而有了很大提高。此外,在无铆钉连接圆点处,材料均是塑性范围内变形,其内部晶粒本身及晶粒之间基本无撕裂损伤,由此保证了无铆钉连接圆点处无应力集中。故无铆钉点不仅通过其板件材料的互相镶嵌而具有足够的静态抗剪、抗拉连接强度,而且还具有极佳的动态疲劳连接强度。
         铆接机专家指出,板料的原始组织为细晶粒结构, 在板料的初压入阶段基本不变。但进入冲压连接点前期成型阶段后, 颈状部位的的材料组织受到很强的挤压作用, 晶格被压缩, 显微硬度提高, 表面得到强化。
       无铆钉铆接连接处材料由于挤压产生塑性变形,其金属颗粒沿着受力方向被拉长为纤维状组织,所以金属的力学性能呈现各向异性. 而金属力学性能变化最突出的是:随着变形程度的增加,出现强度、硬度提高;塑性、韧性下降的加工硬化现象。经测定,变形处各点的硬度值是未变形材料的约1. 5 倍。
       一般说来, 被连接的板料的韧性越好, 连接的强度越好。冲压力、冲压速度的大小和被连接的材料以及冲压连接圆点的直径有关。冲压连接圆点直径、深度、冲压连接点底部厚度。一般来说, 连接点径越大, 其连接强度越高。
        铆接机专家指出,无铆钉连接点的形成归功于无铆钉铆接设备,其动力执行缸采用气液增压原理,其在整个过程空气耗量极少,大大节省了能量,与一般的冲压设备相比,最高节能可达到90%。
       铆接机专家指出,板件冲压和液压系统相比,无铆钉冲压通过软到位(即在模具接触工件前系统内只有低压) ,可在快进行程中保护模具,保证工件无冲击、无噪声,极大地提高了工件的加工质量。接触工件后,通过油压开关和压力表控制冲压力。而液压系统中模具与工件高压碰撞,只有通过附加设施才能加以避免。
      通过冷挤压而实现的无铆钉 点连接技术,其适应范围极广,理论上讲只要能发生塑性变形的金属板材都可以采用无铆钉连接,即使对不锈钢这种塑性较差的材料,无铆钉连接同样可以达到相当好的效果 。用无铆钉冲压连接代替点焊,效率提高12 倍,凸点均匀整齐,连接可靠,质量稳定,更有利于后续漆前处理和电泳底漆。
        无铆钉连接技术对板件表面无任何要求,不需除油处理,即使在极狭窄的法兰边上或很小的安装空间里,也可以成功地进行无铆钉连接。连接点处板件表面可以有薄的镀层、漆层、覆盖的塑料膜,连接板之间还可以用纺织品、塑料、箔、薄膜、纸作为中间夹层,在进行无铆钉连接时都不会被破坏,也不会影响其抗腐蚀性能和防锈性能。
       无铆钉连接要求所连接构件的材料需具有一定的延伸率,因为连接过程中材料在被连接部位剧烈变形及塑性流动,塑性差的材料在连接过程中往往被拉断。试验中发现具有一定延伸率的不同材料板件之间的连接一般都能取得理想的连接效果,但板件材料强度或延伸率相差过大的不同材质的组合冲压连接不理想。无铆钉连接点径、组合板厚的选择与无铆钉模具相关连,必须很好选配,保证有适当的侧向过盈量,这样在冲压连接的过程中才有充足的材料产生塑性流动而相互镶嵌。不能任意组合,否则轻则造成连接不良,重则损坏模具或机床。铆接点的直径越大连接强度越高,无铆钉设计时尽量避免使用单点,单点在有较大扭矩时有转动的趋势 。
       点焊连接技术的使用常常受到不同材料的限制。此外, 对于多层板件、复合板件、不等厚度板件, 以及中间有夹层板件的连接, 这些方法就更困难。无铆钉铆接技术成功地解决了以上问题 。
      杨小宁等铆接机专家指出,无铆钉铆接强度主要包括剪切强度和剥离强度。剪切强度主要由颈部厚度值决定, 剥离强度主要由上板料嵌入下板料的厚度值决定。而这两个值与模具设计参数以及工艺参数有着直接的关系。
J.P. Varis 指出,当较厚的板料作为上板料时,无铆钉铆接的接点抗剪力的能力大于较厚板料放在下面时的接点抗剪力的能力。在相同的板料和相当的尺寸(方形接点的边长等于圆形接点的直径)条件下,方形接点的抗剪力的能力大于圆形接点抗剪力的能力。而圆形接点能够抵抗各个方向的剪力,而具有较好的抗剪力性能,而方形接头在剪力方向改变时,其抗剪力的能力变化很大。在连接板料时如果需要抵抗方向不定的载荷,就可以选择圆形接点。
M. Carboni 通过对无铆钉铆接接头的研究表明,疲劳失效模式和铆接接点的形状关系不是非常大。铆接接点所受到的疲劳载荷的类型或者受到多个疲劳载荷时疲劳载荷之间搭配形式、分布以及比例对铆接点的影响较大。结果表明无铆钉铆接连接疲劳极限可以达到材料强度极限的50%,这比点焊的疲劳强度高得多,经显微观察知存在三种失效模式,一是经长期的微动磨损引起得疲劳失效,二是在铆接接点的有压痕的颈部发生疲劳失效,三是在有应力集中的关键地方发生疲劳失效。
     铆接机专家Juha Varis 通过对无铆钉铆接和自冲铆接的经济性考察得出无铆钉铆接的费用的不同在模具损耗上,无铆钉铆接的模具寿命主要由模具材料、工艺、被铆接的材料特性以及其它外部因素决定,要提高无铆钉铆接的经济性就要提高模具的寿命。自冲铆接的费用在铆钉的成本上占了很大份额,而自冲铆接的模具寿命很高,几乎可以忽略模具的成本。一般的说如果铆接材料较软则无铆钉铆接模具寿命高,则采用无铆钉铆接更经济,反之亦然。在计算成本时还要考虑设备的添置的固定资本。
        铆接机专家Juha Varis 指出,铆接设备及模具要处在正确的位置,板料也要放置正确,模具不允许弯曲,要控制好凸、凹模之间得偏心现象。铆接设备、滑块和铆接模具的工作条件要得到良好的控制,否则由于运动部件的磨损将导致模具运动不正常,这将直接影响铆接接点的质量。A.A. de Paulaa 等发现凸模锥度、凸模末端直径、凹模直径、凹模内的环形沟槽、凹模的形状和凹模深度等会引起无铆钉铆接接头颈部厚度的变化。其又指出在拆解一个无铆钉铆接接头时如果加入一个弯曲力,那么接头更容易拉脱,拉脱的力量将较小。
铆接机专家R.F. Pedreschia 等发现无铆钉铆接能用于冷成形钢的结构桁架,并得出以下结论:当铆接的个数增加时桁架的强度也增加,桁架失效时从铆接点的失效到桁架杆件的失效都发生了很大变化。由于载荷的增加导致发生铆接接点的韧性破坏,最终发生桁架的破坏是在最大载荷时发生的,可以通过对个别接点进行少数屈服测试来预测。
      R. Lennon 等研究发现,方形的无铆钉铆接受到剪力时,其受载能力和载荷的方向密切相关,当受到的力和无铆钉铆接有自锁的那条铆接线垂直时,其承载能力最高,而当受到的力和无铆钉铆接没有自锁的那条铆接线垂直时,其承载能力最弱。铆接的失效模式也和载荷的方向密切相关,当载荷和自锁的那条铆接线垂直时,铆接点发生塑性变形而破坏,而如果载荷和铆接自锁边平行时,两板在铆接点处会发生滑移。无铆钉铆接的承载能力和被铆接的厚度密切相关,当铆接板料厚时,承载能力强,当板料薄时承载能力弱。
       R. F. Pedreschi 等发现,无铆钉铆接的抗剪切能力小于自攻螺纹连接和普通铆接。无铆钉铆接接点还可以抵抗弯曲的作用,当有一组铆接接点时,抗弯距的能力更强。无铆钉铆接接点的转动的行为和自攻螺纹以及普通铆接的行为类似。
       K. Taube 等研究了对模具进行镀层或附膜处理,发现进行镀层或附膜处理的模具抗铝合金以及钢板等工件的粘接和磨损的能力有了很大提高。对板料进行接近实际工况无铆钉铆接的原理研究表明,由于会发生干摩擦,导致模具磨损和粘接等现象,故对无铆钉铆接的模具进行碳氢化合物的加膜或附膜是有必要的。
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