輕量化作為汽車行業(yè)節(jié)能減排的一種重要手段,一直是科學(xué)和技術(shù)的關(guān)注重點(diǎn)之一。使用高強(qiáng)鋼和鋁合金車身不僅可以保證整車的被動安全性,而且能夠有效降低車身重量,實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。然而連接技術(shù)的缺乏限制著這兩種材料的混合應(yīng)用,主要原因?yàn)閭鹘y(tǒng)的焊接和鉚接技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)對強(qiáng)度高、塑性差的高強(qiáng)鋼和鋁合金的高強(qiáng)度連接。根據(jù)相變理論,高強(qiáng)鋼在加熱后轉(zhuǎn)變成奧氏體組織時(shí)的屈服強(qiáng)度將大大降低,而塑性顯著增高,這就為實(shí)現(xiàn)其與鋁合金之間的自沖鉚連接提供了可行性。在連接成型后通過急速冷卻,成型區(qū)的鋼材可再次還原成馬氏體繼續(xù)保持高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能。本文提出了車身高強(qiáng)鋼/鋁合金的熱自沖鉚工藝。即通過將22MnB5高強(qiáng)鋼板的待鉚接區(qū)迅速加熱至奧氏體化后與7075鋁合金板進(jìn)行熱自沖鉚連接,并對成型后的接頭進(jìn)行淬冷(以下簡稱“熱鉚連接”)。本工作首先通過大量地實(shí)驗(yàn)分析了成型溫度、板材放置順序、不同材質(zhì)及不同熱處理工藝的鉚釘對熱鉚連接成型件截面形貌的影響。結(jié)果表明,采用經(jīng)過850℃+30min水冷淬火的42CrMo鉚釘對溫度為800℃的高強(qiáng)鋼板以及室溫鋁板進(jìn)行上鋁下鋼順序的自沖鉚時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)對厚度為2mm的高強(qiáng)鋼/鋁合金板材間的有效連...

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 自沖鉚連接技術(shù)
        1.2.1 自沖鉚連接技術(shù)工藝流程
        1.2.2 自沖鉚連接技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
        1.2.3 自沖鉚接頭質(zhì)量評定
    1.3 自沖鉚連接技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 自沖鉚連接工藝技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 自沖鉚連接模擬技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內(nèi)容
第2章 高強(qiáng)鋼/鋁合金熱鉚連接工藝研究
    2.1 熱鉚連接工藝流程
    2.2 材料選取及設(shè)計(jì)
        2.2.1 板料的選擇
        2.2.2 半空心鉚釘?shù)脑O(shè)計(jì)
        2.2.3 熱鉚連接模具設(shè)計(jì)
        2.2.4 沖壓力計(jì)算
        2.2.5 熱鉚連接設(shè)備選取
    2.3 熱鉚連接試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及結(jié)果分析
        2.3.1 熱鉚連接試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
        2.3.2 熱鉚連接試驗(yàn)外觀形貌分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 高強(qiáng)鋼/鋁合金熱鉚連接成型有限元模擬研究
    3.1 材料模型
        3.1.1 鋁合金7075 粘塑性熱變形損傷本構(gòu)模型
        3.1.2 高強(qiáng)鋼22MnB5 粘塑性熱變形本構(gòu)模型
        3.1.3 鉚釘材料42CrMo合金熱變形本構(gòu)模型
    3.2 熱鉚連接沖壓過程模擬
        3.2.1 沖壓模擬幾何模型及網(wǎng)格剖分
        3.2.2 接觸條件設(shè)置
        3.2.3 邊界約束條件
        3.2.4 初始條件設(shè)置
        3.2.5 沙漏能控制
    3.3 熱鉚連接成型有限元模擬結(jié)果分析
        3.3.1 高強(qiáng)鋼/鋁合金熱鉚連接工藝仿真模型的試驗(yàn)驗(yàn)證
        3.3.2 熱鉚連接時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變動態(tài)變化過程
        3.3.3 熱鉚連接過程的沖壓力分析
    3.4 模具及鉚釘尺寸對熱鉚連接頭截面的影響
        3.4.1 熱鉚連接接頭截面優(yōu)選尺寸的確定
        3.4.2 模具及鉚釘尺寸設(shè)計(jì)對熱鉚連接頭截面表征的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 熱鉚連接件靜態(tài)力學(xué)性能研究及成型工藝優(yōu)化
    4.1 熱鉚溫度及鉚釘熱處理工藝對熱鉚連接件性能的影響
        4.1.1 熱鉚溫度、鉚釘熱處理工藝對熱鉚連接頭徑向拉伸性能的影響
        4.1.2 熱鉚溫度、鉚釘熱處理工藝對熱鉚連接頭軸向十字剝離拉伸性能的影響
        4.1.3 熱鉚連接拉伸斷裂外觀表征
    4.2 熱鉚連接件承載載荷過程模擬
        4.2.1 熱鉚連接件徑向拉伸模擬及模型驗(yàn)證
        4.2.2 熱鉚連接件軸向十字剝離拉伸模擬及模型驗(yàn)證
    4.3 鉚釘尺寸設(shè)計(jì)對熱鉚連接件力學(xué)性能的影響
    4.4 基于DOE的熱鉚連接尺寸參數(shù)優(yōu)化模擬
    4.5 本章小結(jié)
第5章 熱鉚連接件的疲勞性能研究
    5.1 熱鉚連接件疲勞試驗(yàn)
    5.2 熱鉚連接件疲勞試驗(yàn)F-N曲線分析
        5.2.1 徑向拉拉疲勞F-N曲線
        5.2.2 軸向十字拉拉疲勞F-N曲線
    5.3 熱鉚連接件疲勞斷裂分析
        5.3.1 徑向拉拉疲勞斷裂形貌分析
        5.3.2 軸向十字拉拉疲勞斷裂形貌分析
    5.4 沖壓速度對連接件疲勞性能的影響及優(yōu)化
    5.5 本章小結(jié)
第6章 熱鉚連接件淬冷工藝和組織變化規(guī)律研究
    6.1 馬氏體鋼復(fù)熱退火/淬火時(shí)的組織演變規(guī)律
    6.2 鉚接點(diǎn)熱影響區(qū)溫度場變化數(shù)值模擬及組織演變規(guī)律
        6.2.1 鉚接點(diǎn)熱影響區(qū)溫度場變化過程模擬前處理過程
        6.2.2 鉚接平板熱影響區(qū)溫度場變化模擬結(jié)果
        6.2.3 超強(qiáng)鋼板熱影響區(qū)的組織演變規(guī)律
    6.3 接頭淬冷過程溫度場變化模擬及組織分布
        6.3.1 接頭冷卻(淬火)過程模擬參數(shù)設(shè)置
        6.3.2 接頭截面溫度場變化結(jié)果及組織分布
    6.4 鋼板熱影響區(qū)硬度分析
    6.5 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新成果
    7.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間所取得的科研成果
致謝



本文編號：3752220