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建筑结构胶对钢铝自冲铆接接头力学性的影响分析

编辑:山东东浩新材料科技有限公司时间:2021-12-01

  据悉,当前,可部分替代电阻焊的工艺有两种∶胶接和自冲铆接。用建筑结构胶进行胶接的技术特点是具有较好的抗腐蚀性和抗疲劳性能,但是其剥离性能较差;自冲铆接技术则有相对噪声小、干净和快捷、不向车体传导热量的优点,但是抗拉强度小。

  为实现连接工艺的协同效应,许多研究将自冲铆接和胶接两种技术结合在一起,以提高接头的连接强度和可靠性∶先将胶粘剂涂抹于组件结合面,再利用铆钉将组件固定在适当的位置,然后使胶粘剂固化,利用胶接技术防止铆钉性能下降时的结合失效。有学者以通过试验和数值方法研究了在不同重叠长度和黏合剂下单搭接接头的力学行为,不同胶接长度胶接接头的破坏载荷随胶接长度的增加而增加,但胶接强度有所下降。有学者研究了碳纤维加强复合材料和不同金属粘铆的复合接头的力学性能,发现粘接层对不同下板接头的抗拉强度提高不同。有学者通过试验发现胶层厚度为0.1mm时,胶铆复合接头拥有较好的力学性能。有学者发现粘接剂和被粘接板料的性质是决定粘铆复合连接接头强度的主要因素。

  有学者对建筑结构胶的胶铆复合接头铆接成形质量和接头的宏观失效形式进行了研究,发现复合接头底切量和剩余厚度减小,复合接头失效形式为铆钉与上板料分离。铆接会使胶层的失效形式产生变化,对于复合接头中胶层的失效模式有必要进行深入研究。有研究选取了AA5052铝合金和SPFC440钢板为试验材料,研究胶接-自冲铆接复合接头的失效载荷和截面成形,以及不同搭接距离下不同接头的力学性能变化,并通过扫描电镜观察复合接头胶层的失效模式,以丰富复合连接的理论研究体系。该项研究结论如下:

  (1)胶铆复合接头中铆钉的成形质量优于铆接接头,且上板平滑度较好。复合接头铆钉成形时的机械压力使得胶层厚度小于胶接接头,内部残应力增大。

  (2)搭接距离为20mm时胶铆复合接头拉剪强度增幅较大为15.3%,静强度增幅较大为30.1%。搭接距离超过20mm后,随着搭接距离增加接头拉伸强度提高,同时引起拉剪强度降低,铆接对复合接头强度影响也逐渐减弱,胶层承担了主要载荷。

  (3)胶铆复合接头胶层受到剪切力先发生内聚失效,上下板料一起发生弯曲变形。载荷达到峰值之后,伴随着铆钉拉脱失效的同时,建筑结构胶的胶层发生界面失效。