摩擦加热AZ31镁合金板材的自冲铆接机加工

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      自冲铆接（自穿铆接）是一种新型的板材接合技术，其中空心铆钉刺穿上板并进入下板，铆钉通过下面的小模具的作用打开，以便与铆钉板连接。形成机械互锁。镁具有六方晶的晶体结构，滑动系统非常小，在室温条件下，镁塑性低，变形差，在室温下不能达到自穿孔铆接材料的可塑性要求。铆接在材料上会有裂纹。加热可激活镁晶体结构中的附加滑动系统并提高其塑性和变形能力。因此，可以在加热条件下进行镁合金板的自冲铆接，并且可以获得无裂纹的自穿孔铆接接头。在本文中，通过摩擦加热，即在具有简单摩擦加热装置的自冲铆接设备中，首先使用铆接板摩擦加热，当板温升至所需温度后，穿刺铆接。研究了AZ31镁合金板在摩擦加热过程中的温度，铆接，剪切拉伸性能和疲劳性能的影响。比较了相同类型板的自穿孔铆接接头的机械性能。
      实验材料为2mmAZ31镁合金板。 将板切成127mm长，38mm宽的板，并适当地清洗以制备连接器样品（图1）。 接头样品的制备可分为加热和自穿铆接两个阶段。 片材的加热过程主要使用摩擦加热方法。 为了比较，也通过用电热板直接加热板来制备接合样品的一部分。
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; Z3 @! |6 }* [2 i4 R4 N- m在IRIVET制造的电伺服型自穿孔铆接系统上进行自穿孔铆接。所使用的铆钉是半中空钢铆钉，半径为5mm，长度为6mm。在自冲铆接中，第一镁合金板摩擦加热或电加热板，当板温略高于设定温度时，立即自冲铆，铆接确保板温度达到设定温度。通过摩擦加热制备四个样品：将室温铆接样品和板分别在150℃，180℃和200℃下加热以用于接合样品。虽然只有180℃， 0>使用直接加热制备C接头样品。接头试样的剪切拉伸试验和疲劳试验均在MTS810材料试验系统上进行。剪切速率为1.5mm / min，每个接头样品试验3〜5，得到剪切曲线和剪切强度。疲劳试验中，每个样品的平均剪切强度为60％的样品开始进行相应的样品恒定载荷振幅控制疲劳试验，并逐渐减小载荷振幅，试验进行直到样品断裂，如果样品的疲劳寿命达到5×106周还没有破碎，然后停止测试。在每个负载水平下测试两到三个样品。选择负载率（最小负载/最大负载）R对于0.1，频率为20Hz的正弦波负载疲劳试验。
在适当的工艺条件下，摩擦加热方法可以使镁合金板材的温度快速升高，并在很短的时间内达到所需的自穿孔铆接温度;摩擦加热板表面会造成一定的损坏，但损坏略微。在室温下，镁合金板的塑性低，变形能力差，当自穿铆接时，铆接材料会出现严重开裂，因此接头的机械性能低。当镁合金板材经摩擦加热至180℃以上，然后进行自冲铆接，可有效避免铆接板材开裂过程，消除裂纹，增加铆钉与板材之间的联锁量，提高抗剪强度，改善疲劳性能。与电加热板的直接加热相比，摩擦加热镁合金板的自穿孔铆接的剪切强度和疲劳性能得到改善，表明由摩擦加热对板表面造成的损害不会不利地影响板的机械性能联合。