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钢铝板料连接规律研究

2016-3-17 10:28:38点击:

不同屈服强度的钢铝板料连接接头性能可能存在差异,为引导不同强度等级钢铝板料压力连接时模具的设计,设计了两组仿真实验以对其连接匹配规律进行研究。第一组保持上板料为铝合金A5052-H34不变,改变下板料钢板的屈服强度,研究钢板屈服强度的变化对连接点性能的影响规律。在该组实验中,设计的高强度钢板强度等级范围为300MPa~950MPa,材料类型包括双相钢、相变诱导塑性钢和马氏体钢等,压力连接得到的仿真结果如表2所示。


在表2中,6组压力连接仿真实验均能形成有效的连接点,且仿真结果表明均无过冲压现象,由此得到接头颈厚值和自锁值随钢板屈服强度的变化规律,如图7所示。


由图7可知,在上板料固定采用铝板A5052-H34时,连接点颈厚值和自锁值整体上均随下部钢板屈服强度的增加而下降。由此推断:钢板屈服强度显著影响接头机械性能的变化,一旦板料组合发生变化,为达到相同的连接点性能,应考虑重新设计模具几何参数,而不能依旧使用同一套模具。第二组保持下板料为SPFC590不变,改变上板料铝合金板的屈服强度,研究铝合金板屈服强度的变化对连接点性能的影响。在该组实验中,设计的铝合金板强度等级范围为75MPa~503MPa,材料类型包括5000~7000系铝合金,得到的仿真结果如表3所示。

表3中的5组方案只有两组没有出现过冲压现象,对于出现过冲压现象的分组,其接头颈厚值和自锁值已失去准确性,无法进行比较或者根本无法形成有效的连接点。据此推断:对于不同屈服强度铝板与钢板的压力连接,所选铝板材料屈服强度需控制在一定的区间范围内,太高或太低都易造成过冲压,不利于接头的形成;钢铝板材屈服强度越接近,连接点颈厚值和自锁值的分配也越合理。


图8所示为过冲压现象,过冲压时下板料已经填满凹模沟槽,但由于冲头还没达到预定的位置而继续冲压,造成下板料材料回流,下板料与凹模间由紧密贴合到逐渐脱离并出现缝隙。另外,材料充满凹模后,若继续冲压,则凹模内的材料将对凹模持续产生沿径向作用的挤压力,当径向挤压力过大时,极易撑破凹模而造成凹模沿径向断裂,如图9所示。

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