1.Kirish
“Ilm-fan va texnologiyani qo‘llab-quvvatlash karbon cho‘qqisini uglerodni zararsizlantirishni amalga oshirish rejasi (2022-2030)” siyosatining chiqarilishi bilan yengil avtomobillar muqarrar tendentsiyaga aylandi. Tana engil alyuminiy qotishmasi va ilg'or yuqori quvvatli po'lat va boshqa materiallar oqilona qo'llash va tarqatish orqali butun alyuminiy korpusining ishlab chiqarish xarajatlarini va kelajakda texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini muvozanatlashda xavfsizroq tana tuzilishiga erishishi mumkin. Bu eng samarali vosita engil vositadir.
Tirnoqsiz perchinlash va o'z-o'zidan teshiladigan perchinlash (Self-Piercing Riveting, SPR) po'lat va alyuminiyga o'xshash bo'lmagan metallarning ulanishini amalga oshirishning samarali usullari, ayniqsa tirnoqsiz perchinlash, qo'shimcha perchinlarga ehtiyoj sezmaydi, ulanish nuqtasi sifatini oshirmaydi va ulanishning umumiy qiymati SPR dan past. Engil engil ulanish jarayoni Xitoyda hali ham jarayon va eksperimental tadqiqot bosqichida va tana tuzilishida keng qo'llanilmagan. Ushbu tadqiqotda tirnoqsiz perchinlash texnologiyasining jarayon parametrlari va statik ishlashi turli xil materiallar qalinligi bilan po'lat va alyuminiy plitalarni birlashtirish orqali solishtirildi, buning natijasida tananing tuzilishida tirnoqsiz perchin texnologiyasini qo'llash uchun material tanlash va ulanish dizayni ma'lumotnomasi taqdim etildi.
2 jarayon
Tirnoqsiz perchinlash - bu chuqur chizish va ekstruziya kompozit ishlov berish jarayonini yakunlash uchun ikki yoki undan ortiq qatlamli metall qatlamlarning mahalliy plastik deformatsiyasidan foydalanadigan va ekstrudirovka qilingan birikmada bir-biriga bog'langan pastki kesilgan doirani hosil qiluvchi shtamplash mexanik ulanish jarayoni. Shakllangan yoki to'rtburchaklar ulanish nuqtalari, shuning uchun u ma'lum bir kuchlanish va kesish kuchiga ega. Ulanish jarayoni 1-rasmda ko'rsatilgan. Jarayon asosan oldindan siqish, okklyuzion, zımbalama, bosimni ushlab turish va chiqarishni o'z ichiga oladi. Tirnoqsiz perchinlar yopishtirish, qoplama va yopishtiruvchi muhr talablari bilan bir xil yoki o'xshash bo'lmagan varaqlar orasidagi ulanish uchun ishlatilishi mumkin.
Tirnoqsiz perchinlarni shakllantirish jarayonida qattiqlashuv mavjud bo'lib, bu materialning oquvchanligini va perchinli birikmaning ko'tarish qobiliyatini yaxshilaydi. Tirnoqsiz perchinli bo'g'inning kesma ko'rinishining profil parametrlari 2-rasmda ko'rsatilgan. Asosiy parametrlar yuqori plastinka bo'yinining qalinligi S1, yuqori va pastki plitalar Materiallar bir-biriga bog'langan chuqurlik C1, pastki qalinligi yig'indisi. ulanish nuqtasida yuqori va pastki choyshablar (pastki qalinligi) ST.
3 Jarayon parametrlari va statik xususiyatlari
Tirnoqsiz perchinli ulanishning jarayon parametrlari bo'yicha tadqiqotlar, asosan, Taguchi usulini va bo'g'in qismi ko'rinishining bo'yin qalinligi va o'zaro chuqurligi kabi shakl parametrlarini baholash, perchin yo'nalishini va jarayon parametrlarining optimal kombinatsiyasini aniqlash uchun ortogonal testni qo'llaydi. ; Statik ishlash tadqiqoti asosan alyuminiy qatlam birikmasining turli xil po'latdan yasalgan statik yuk etishmovchiligi sinovidan foydalanadi, tirnoqsiz perchinli ulanish va SPR ulanishining mexanik xususiyatlarini taqqoslaydi va material darajasi, perchin yo'nalishi va material qalinligining tirnoqsiz perchinning mexanik xususiyatlariga ta'sirini tahlil qiladi. ulanish.
3.1
Sinov materiallari va usullari
Sinov materiali 5 000 seriyali alyuminiy qotishmasi va materialning qalinligi 1,0 mm va 1,4 mm bo'lib, ular odatda tana tuzilishida qo'llaniladi; po'lat plastinka CR3, CR340, qalinligi esa 0,7 mm, 0,8 mm, 1 mm va 1,3 mm;
Tirnoqsiz perchinli bo'g'inlar bo'g'inlarni kesish va valentlik kuchiga statik yukni buzish sinovlari orqali sinovdan o'tkaziladi. Yagona dumaloq bo'g'in tana tuzilishidagi umumiy qo'shma shakl bo'lganligi sababli, namunaviy spetsifikatsiyalar 3-rasmda ko'rsatilgan, kesish namunasi o'lchami 85 mm × 35 mm va tizza bo'g'ini 30 mm; o'zaro tortishish namunasi o'lchami 120 mm × 35 mm va joylashishni aniqlash teshigining diametri 10 mm. Perchinlangan namuna CMT4304 universal sinov mashinasida statik yukning nosozlik sinovidan o'tkazildi va butun sinov jarayonining tezligi 10 mm / min da nazorat qilindi.
Tirnoqsiz perchinlangan bo‘g‘inning kesma ko‘rinishi namunali bo‘g‘inni sim bilan kesish yo‘li bilan olinadi va u o‘raladi, sayqallanadi va korroziyalanadi va optik mikroskop ostida kuzatish orqali kesma ko‘rinishning mos keladigan shakl parametrlari ma’lumotlari olinadi.
3.2
Jarayon parametrlarini tanlash
3.2.1 Tirnoqsiz perchinlash uchun perchinlash yo'nalishini aniqlash
Perchin yo'nalishini aniqlash uchun CR3 po'lat plitasi va 5000 seriyali alyuminiy qotishmasi tanlangan va tirnoqsiz perchinli birikmaning kesma ko'rinishining topografiya parametrlarini baholash uchun turli xil materiallar qalinligi va perchin yo'nalishlari tanlangan. Bir-biriga bog'langan chuqurlik qiymati perchin sifatini baholash uchun muhim asos sifatida ishlatilgan.
Yuqoridagi 2-jadvaldan ko'rinib turibdiki, po'lat-alyuminiy tirnoqsiz perchinli ulanishlar uchun bir xil materialning qalinligi va turli perchin yo'nalishlari yaxshiroq o'zaro bog'lanishni hosil qilishi mumkin va o'zaro bog'lanish holati materialga juda sezgir emas; turli materiallar qalinligi, perchin yo'nalishi yupqadan Qalinroq bo'lganda, blokirovka chuqurligi sezilarli darajada pasayadi. Shuning uchun, materialning qalinligi tirnoqsiz perchinli ulanishning o'zaro bog'lanishi uchun asosiy ta'sir etuvchi omil bo'lib, tirnoqsiz perchinli ulanishning yo'nalishi tarjixon qalin plastinkadan yupqa plastinkagacha bo'ladi.
3.2.2 Tirnoqsiz perchinlash uchun perchinlash jarayoni parametrlarini aniqlash
Tirnoqsiz perchin qolipining jarayon parametrlari perchinlash chuqurligi va perchinlash sifatiga ta'sir qiladi. Jarayonning optimal parametrlarini olish uchun matritsani tanlashda Taguchi usuli qo'llaniladi. mm 5000 seriyali alyuminiy plastinka.
Tekshirish omillari mos ravishda zımba diametri, qolip chuqurligi va taglik qalinligidan tanlanadi va har bir nazorat omili 3 ta darajaga ega, 3-jadvalga qarang.
Javob berish natijasida blokirovkalash chuqurligi, moylash vositasi sifatida shovqin omili, bo'g'imlarning chiqishi yoki varaqdagi yoriqlar kabi alomat. Optimallashtirish uchun ortogonal ro'yxat vositasidan foydalaning va Vangda xarakteristikasining ortogonal tajribasini L9 o'rnating. Ortogonal test birikmalari va test natijalari 4-jadvalda keltirilgan.
4-jadvaldan ko'rinib turibdiki, 5-sinovning o'zaro bog'lanish chuqurligi eng katta, shuning uchun tirnoqsiz perchinlash uchun optimal jarayon parametrlari zımba diametri 5,5 mm, qolip chuqurligi 1,2 mm va 0 ekanligi aniqlangan. Pastki qalinligi 8 mm.
3.3
3.3 Mexanik xossalarni solishtirish
Sanoatda po'lat-alyuminiy birikmalarining mexanik xususiyatlarini baholash uchun mos standart mavjud emasligi sababli va SPR po'lat-alyuminiy gibrid korpus tuzilmalarida keng qo'llanilganligi sababli, SPR bo'g'inlarining mexanik xususiyatlari mexanik xususiyatlarni baholash uchun mezon sifatida ishlatiladi. tirnoqsiz perchinli bo'g'inlarning xususiyatlari. Xuddi shu materialning qalinligi va material turi sharoitida, ikkita ulanish usuli, mixsiz perchin va SPRning kesish va valentlik buzilishi yuklarini o'lchash uchun namuna darajasidagi qo'shma kesish va o'zaro valentlikdagi statik yukning buzilishi sinovi ishlab chiqilgan.
Sinov namunasi po'lat plitasining darajasi CR3, material qalinligi esa 0,8 mm; alyuminiy qotishma sinfi 5000 seriyali va materialning qalinligi 1,4 mm. Ikki ulanish usuli uchun optimal perchinlash yo'nalishlari tanlangan, ular orasida tirnoqsiz perchinlar qalindan ingichkagacha, SPR esa ingichkadan qalingacha va qattiqdan yumshoqgacha bo'lgan. Sinovlarning har bir guruhida 5 ta namuna mavjud bo'lib, har bir namunalar guruhining valentlik va siljish yukining buzilishining yuk-o'chirish egri chiziqlari va buzilish rejimlari 5-8-rasmlarda ko'rsatilgan.
3.3.1 Kesish statik yukining buzilishi sinovini tahlil qilish
5 va 6-rasmlardan ko'rinib turibdiki, kesish yuki holatida tirnoqsiz perchinli ulanishning buzilish holati yuqori plastinkaning bo'yin sinishi, maksimal nosozlik yuki 1620N va o'rtacha nosozlik. siljish - 0,46 mm; SPR ulanishining ishlamay qolish rejimi - yuqori plastinkaning yirtilishi, maksimal nosozlik yuki 2364N va o'rtacha ishlamay qolishi 4,95 mm.
Keyingi tahlillar shuni ko'rsatadiki, kesish yuki holatida ularning ikkalasi ham ma'lum bir plastik tampon energiyasini singdirishga ega va tirnoqsiz perchinli birikmaning kesish kuchi SPR ning 68,5 foiziga etadi, ammo tirnoqsiz perchinli bo'g'inning o'rtacha siljishi sezilarli darajada past bo'ladi. maksimal nosozlik yuzaga keladi SPR nuqtai nazaridan, u SPRning atigi 9,3 foizini tashkil qiladi.
Keyingi tahlillar shuni ko'rsatadiki, kuchlanish yuki holatida ikkita ulanish usulining bo'g'inlarining buzilishi mo'rt sinish bo'lib, plastik deformatsiyaning bufer zonasi yo'q, tirnoqsiz perchinlashning kuchlanish kuchi SPR ning taxminan 60,6 foizini tashkil qiladi va o'rtacha siljish. tirnoqsiz perchinlashning buzilishi ham SPR dan past bo'lib, SPRning 65 foiziga etadi. Xulosa qilib aytganda, SPR ulanishi bilan solishtirganda, tirnoqsiz perchinli birikmaning mexanik xususiyatlari kamaygan bo'lsa-da, u asosiy yuk ko'tarmaydigan tana tuzilishi sohasida qo'llanilishi mumkin.
3.4
Statik xossalarga ta'sir etuvchi omillarni tahlil qilish
Tirnoqsiz perchinli bo'g'inlarning statik ishlashini qo'shimcha tahlil qilish uchun tirnoqsiz perchinli bo'g'inlarni qo'llang, material darajasi, perchin yo'nalishi va material qalinligining uchta jihati bo'yicha tana tuzilishi uchun dizayn ko'rsatmalarini shakllantirish, qo'shma tasavvurlar ko'rinishi bilan birlashtirilgan. morfologiya parametrlari va statik yukni buzish sinovlari Ma'lumotlar po'lat-alyuminiy mixsiz ulanishning statik ishlashiga ta'sirini tahlil qilish uchun ishlatilgan.
Namuna hajmi va sinov usuli yuqoridagi kabi. Sinovda tana strukturasining kam yuklangan hududida umumiy materiallarning darajasi va qalinligi tanlanadi. mm, 1,3 mm, test birikmalari va sinov natijalari 5-jadvalda ko'rsatilgan.
3.4.1 Materiallar darajasining ta'siri
Materiallar darajasining tirnoqsiz perchinli ulanishning statik ishlashiga ta'sirini tahlil qilish uchun materialning qalinligi 1.0mm bo'lgan dastlabki to'rtta kombinatsiya tanlangan. Maksimal kesish kuchi, maksimal kuchlanish kuchi, blokirovkalash chuqurligi qiymati va buzilish rejimi kabi sinov natijalari 6-jadvalda ko'rsatilgan.
9-rasmdagi tahlildan ko'rinib turibdiki, kesishning buzilishi rejimi asosan yuqori qatlamning mustahkamligiga bog'liq. Yuqori qatlamning mustahkamligi pastki qatlamdan yuqori bo'lsa, kesishning buzilishi rejimi odatda yuqori qatlam materialining ulanish nuqtasining sinishi; Pastki qatlamning mustahkamligi oshishi bilan kesishishning buzilishi rejimi ulanish nuqtasini tortib olishdan ulanish nuqtasining sinishigacha o'zgaradi; xuddi shunday, kesish kuchi asosan yuqori qatlam materialining mustahkamligiga bog'liq va yuqori qatlam materialining mustahkamligi oshishi bilan ortadi.
Xuddi shu materialning qalinligi ostida, o'zaro faoliyat kuchlanishning qobiliyatsiz rejimi - bu material darajasiga hech qanday aloqasi bo'lmagan ulanish nuqtasini tortib olish; material mustahkamligi oshishi bilan kuchlanish yuki kamayadi.
Bloklash chuqurligi material yukining ortishi bilan kamayadi, chunki material qanchalik kuchli bo'lsa, ulanish vaqtida materialning deformatsiyasi shunchalik qiyin bo'ladi, bu blokirovkani qiyinlashtiradi.
3.4.2 Perchinlash yo'nalishining ta'siri
Xuddi shunday, dastlabki to'rtta kombinatsiya ma'lumotlariga asoslanib, 10-rasmda ko'rsatilganidek, tirnoqsiz perchinli ulanishning statik ishlashiga perchin yo'nalishining ta'sirini tahlil qilish mumkin.
Tirnoqsiz perchinning ulanish yo'nalishi yuqori yukdan past kuchga qadar. Qulflash chuqurligida kam farq bo'lsa-da, kesish yuki sezilarli darajada oshadi. 1-kombinatsiya 2-kombinatsiyadan 53,4 foizga, 3-kombinatsiya esa 4-kombinatsiyadan 45,6 foizga yuqori; ulanish yo'nalishi yuqori Quvvatdan past kuchga qadar, o'zaro chuqurlikdagi farq katta bo'lmasa-da, kuchlanish kuchi sezilarli darajada kamayadi. 1-kombinatsiya 2-kombinatsiyadan 33,6 foizga, 3-kombinatsiya esa 4-kombinatsiyadan 29,4 foizga past.
3.4.3 Materiallar qalinligining ta'siri
Tanlangan kombinatsiya va sinov natijalari ma'lumotlari 7-jadvalda ko'rsatilgan va material qalinligining tirnoqsiz perchinlash jarayoni parametrlariga va statik yukning buzilish kuchiga ta'siri taqqoslanadi va tahlil qilinadi.
7-jadval va 11-rasmdan ko'rinib turibdiki, kesish kuchi uchun ustki material qanchalik qalinroq bo'lsa, o'zaro bog'lanish chuqurligi qanchalik katta bo'lsa, bo'yin qalinligi qanchalik katta bo'lsa, kesish kuchi shunchalik yuqori bo'ladi; pastki material qanchalik qalin bo'lsa, yuqori materialning deformatsiyasi shunchalik qiyin bo'ladi, garchi blokirovkalash chuqurligi oshadi, lekin bo'yin qalinligi qanchalik nozik bo'lsa, kesish kuchi past bo'ladi. Kuchlanish kuchiga kelsak, yuqori va pastki qatlamlar qanchalik qalinroq bo'lsa, o'zaro bog'lanish chuqurligi va kuchlanish kuchi qanchalik baland bo'ladi.
rasm
Shuning uchun kesish kuchini oshirish uchun qalinroq yuqori qatlam yoki ingichka pastki qatlam talab qilinadi; yuqori va pastki qatlamlarning qalinligining oshishi kuchlanish kuchini oshirishi mumkin.
4 Xulosa
a. Tirnoqsiz perchinli ulanishning statik ishlashi SPR dan past bo'lsa-da, u asosiy yuk ko'tarmaydigan tana tuzilishi maydoniga qo'llanilishi mumkin;
b. Kesish kuchi yuqori materialning mustahkamligi bilan ijobiy bog'liqdir; kuchlanish quvvati birlashtiruvchi kompozit materialning mustahkamligi bilan salbiy bog'liqdir;
c. Perchin yo'nalishi yuqori quvvatli plastinkadan past quvvatga qadar va kesish kuchi yuqoriroq; perchin yo'nalishi past quvvatli plastinkadan yuqori quvvatga qadar va kuchlanish kuchi yuqoriroq;
d. Qalinroq yuqori material qalinligi va ingichka pastki material qalinligi yuqori kesish kuchiga ega; yuqori va pastki material qalinligining oshishi kuchlanish kuchini oshirishi mumkin.
