钢-铝板冷压变形连接成形规律研究.docVIP

  钢-铝板冷压变形连接成形规律研究# 李峰，张鑫龙，隋小冲* （哈尔滨理工大学材料学院，哈尔滨 150040） 5 10 15 20 25 摘要：采用传统方法进行异质板材连接时均存在不足之处，本文提出了一种实现异质板材连 接的新工艺-冷压变形连接法。通过数值模拟对不锈钢板和铝板的冷压连接过程的研究结果 表明：随着冲头压下量的增加所需载荷值呈增大趋势变化。连接过程中不锈钢板壁厚值由中 间向两侧逐渐减薄，而铝板壁厚变化差异较大，是增厚和减薄共存。经对连接后板材的单向 拉伸实验测试可知，随着冲头压下量的增加，平均连接厚度值逐渐减小而连接强度则为先增 大后减小趋势变化。连接标距内的板厚呈非均匀分布且离铝板端部 15mm 处的板厚值为最大。 关键词：冷压变形连接；异质板材；壁厚分布；连接强度 中图分类号：TG386.2 Research on Cold-Pressing Deformation Characteristics of Steel-Aluminum Sheets Joining LI Feng, ZHANG Xinlong, SUI Xiaochong (College of Materials Science and Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150040) Abstract: In order to overcome the deficiencies of the traditional methods of dissimilar sheet metal connections, a new method-“cold-pressing joining method” was proposed in this study. The connection between stainless steel plate and aluminum plate was simulated, and the results indicated that the pressing load increased as the increase of pressing displacement. The thickness of stainless steel plate decreased gradually from the center to the two sides. In contrast, the thickness of aluminum plate decreased at some positions, but increased at other positions after press. The pull test results demonstrated that the average thickness of the connection area increased and then decreased from the left point to the right point, and the point 15mm away from the aluminum end showed the largest thickness. Keywords: Cold-pressing joining method; dissimilar sheet metal; Thickness distribution; Joint strength 30 0 引言 轻量化是实现汽车节能减排的重要措施之一，轻质材料及结构的选用成为汽车轻量化的 首选途径。异质板材的连接是汽车结构中较常见的成形方法，但因板材性能等方面的差异显 著，给工艺制定带来了一定困难[1]。以铝板和钢板连接为例，如采用点焊[2-4]，因两者熔点 35 40 相差较大难于实现连接，且对多层板而言则更加困难；激光焊成本相对较高且不易于进行多 层板件的连接；冲压圆点连接时是实现异质板材连接的有效方法[5]，但工艺要求严且沿加载 方法易产生开裂和脱落；铆接[6-8]和螺纹连接[9-11]可进行异种板材的连接，但前者技术相对复 杂且设备较昂贵，而后者可靠性较差，易松动。 针对上述难题，异质板材冷压变形连接方法应运而生，且可实现相同或异质的两层或多 层、相同板厚或不等厚板料的连接。本文拟对不同板材端部进行设计和预处理以实现初步连 接，然后在压力机上对连接部位施加载荷，以达到对连接部位发生形变且实现互锁的目的。 通过数值模拟对连接过程进行深入分析，并利用工艺实验对连接部位的壁厚分布规律及连接 可靠性进行研究。 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金新