鋼鋁板料連接規(guī)律研究
不同屈服強(qiáng)度的鋼鋁板料連接接頭性能可能存在差異，為指導(dǎo)不同強(qiáng)度等級鋼鋁板料壓力連接時(shí)模具的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了兩組仿真實(shí)驗(yàn)以對其連接匹配規(guī)律進(jìn)行研究。第一組保持上板料為鋁合金Ａ５０５２－Ｈ３４不變，改變下板料鋼板的屈服強(qiáng)度，研究鋼板屈服強(qiáng)度的變化對連接點(diǎn)性能的影響規(guī)律。在該組實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度鋼板強(qiáng)度等級范圍為３００ＭＰａ～９５０ＭＰａ，材料類型包括雙相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼和馬氏體鋼等，壓力連接得到的仿真結(jié)果如表２所示。
在表２中，６組壓力連接仿真實(shí)驗(yàn)均能形成有效的連接點(diǎn)，且仿真結(jié)果表明均無過沖壓現(xiàn)象，由此得到接頭頸厚值和自鎖值隨鋼板屈服強(qiáng)度的變化規(guī)律，如圖７所示。
由圖７可知，在上板料固定采用鋁板Ａ５０５２－Ｈ３４時(shí)，連接點(diǎn)頸厚值和自鎖值整體上均隨下部鋼板屈服強(qiáng)度的增加而下降。由此推斷：鋼板屈服強(qiáng)度顯著影響接頭機(jī)械性能的變化，一旦板料組合發(fā)生變化，為達(dá)到相同的連接點(diǎn)性能，應(yīng)考慮重新設(shè)計(jì)模具幾何參數(shù)，而不能依舊使用同一套模具。第二組保持下板料為ＳＰＦＣ５９０不變，改變上板料鋁合金板的屈服強(qiáng)度，研究鋁合金板屈服強(qiáng)度的變化對連接點(diǎn)性能的影響。在該組實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)的鋁合金板強(qiáng)度等級范圍為７５ＭＰａ～５０３ＭＰａ，材料類型包括５０００～７０００系鋁合金，得到的仿真結(jié)果如表３所示。
表３中的５組方案只有兩組沒有出現(xiàn)過沖壓現(xiàn)象，對于出現(xiàn)過沖壓現(xiàn)象的分組，其接頭頸厚值和自鎖值已失去準(zhǔn)確性，無法進(jìn)行比較或者根本無法形成有效的連接點(diǎn)。據(jù)此推斷：對于不同屈服強(qiáng)度鋁板與鋼板的壓力連接，所選鋁板材料屈服強(qiáng)度需控制在一定的區(qū)間范圍內(nèi)，太高或太低都易造成過沖壓，不利于接頭的形成；鋼鋁板材屈服強(qiáng)度越接近，連接點(diǎn)頸厚值和自鎖值的分配也越合理。
圖８所示為過沖壓現(xiàn)象，過沖壓時(shí)下板料已經(jīng)填滿凹模溝槽，但由于沖頭還沒達(dá)到預(yù)定的位置而繼續(xù)沖壓，造成下板料材料回流，下板料與凹模間由緊密貼合到逐漸脫離并出現(xiàn)縫隙。另外，材料充滿凹模后，若繼續(xù)沖壓，則凹模內(nèi)的材料將對凹模持續(xù)產(chǎn)生沿徑向作用的擠壓力，當(dāng)徑向擠壓力過大時(shí)，極易撐破凹模而造成凹模沿徑向斷裂，如圖９所示。
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