文献综述-冯模盛

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1、科学技术前沿讲座论文报告薄板材料连接新技术------压印连接技术姓名冯模盛专业机械制造及其自动化研究方向薄板材料连接新技术攻读学位硕士时间2010年10月5日9压印连接接头疲劳性能研究冯模盛摘要：压印连接是实现对薄板材料连接的一种新技术。本文介绍压印连接的成形原理及其连接工艺的优缺点，总结了近几年压印连接技术的理论研究，指出了压印连接的应用前景。关键词：压印连接薄板连接机械性能有限元分析1.引言近年来，随着能源加剧地消耗和家电及汽车行业的快速发展，越来越多的制造业要求自动化，高效、降低成本而采用新轻型材料

2、。而这些新材料的特性决定了其不能用传统的点焊或铆接技术，压印连接技术成功的解决了这一难题，成为未来机械连接技术发展的新趋势。压印连接技术是机械压力连接技术的一种。它是专用的压印连接模具在外力的作用下，迫使被连接材料组合在连接点处产生材料流动，形成一个相互镶嵌的塑性变形的连接过程，该连接点具有一定的抗拉强度和抗剪强度。这种技术可以广泛应用于钢板、不锈钢、铝板及非金属复合板材，表面有喷涂层、油漆层的金属板件的连接，有其点焊和铆接等传统连接方法不可替代的优点。工序简单、高效、环保、易实现自动化。为了连接点焊不能或

3、难以连接的轻型薄板材料，实现连接的快速性、自动化等，压印连接技术的应用得到越来越多的关注。传统的连接工艺比如点焊、铆接、螺纹连接等工艺均存在诸多缺点和使用上的缺陷。以点焊为例，点焊过程能耗高、成本高、效率低，发光发热，有废弃物等，不仅会造成工件变形，还会损伤工件表面，尤其对有镀层的工件，严重破坏了其连接点处的耐腐蚀性，降低了连接点的使用寿命，同时由于连接点处存在热变形而引起应力集中，极大的降低了连接点的动态疲劳强度。此外，对有镀层的板件、板厚差异过大、或材质相异的板件、新型非金属材料，以及三层以上的多层板件

4、，很难或根本无法实行点焊。压印连接技术以独有的特点完全适应于现代工业对机械连接的要求。直到20世纪80年代，压印连接技术才被应用到工业领域。1986年，BTM公司在美国引Tog-L-Loc商标，TrumpyGmbH和TOX9GmbH在1987年开始生产压印连接设备。一年后，AttexorEquipmentsS.A.在瑞士开始生产压印连接设备。这种装备是BTM公司在1993年在美国获得“板件连接设备”专利。1996年悉尼大学为“冷成形刚结构”制订了澳大利亚/新西兰标准AN/NZS4600，标准中阐述了压印连接

5、及其他单紧固件连接的测试[1]。对于压印连接技术最初的研究是随着昆明理工大学[2]-[4]、帕德伯恩大学[5]-[11]、爱丁堡大学[12]-[18]和拉普兰塔科技大学[19]-[24]的研究而发展的。2.压印连接的成形原理2.1压印连接的工艺过程压印连接技术是利用一套简单的圆形凸模和凹模，在专用的压力装置上通过一个冲压过程，将被连接的板件挤压进凹模，通过板件之间的镶嵌实现连接。如图1，首先随着上模下行，板料的作用力下，材料在下模内开始变形，同时下模的活动部分向外张开，以使金属材料充分的在下模的型腔内变形，

6、形成一个紧密地连接点，然后上模返程，下模的活动部分随弹簧力一起回到原始位置。压印连接的过程可以分为以下四个过程：图1压印连接点可以分为圆形连接点和矩形连接点。金属板件在圆形模具的作用下，发生内部形变，形成无损伤的连接点，外形比较美观。矩形连接点是结合切割和变形工艺过程的连接，主要适用于硬质材料和不锈钢板件。2.2压印连接的优缺点9压印连接技术的主要优点：1)可以无损伤检测连接点强度2)没有原料消耗和不需要辅材3)连接区域没有热应力4)不会损坏工件表面的保护层5)允许有夹层或多层连接6)不需要预先或事后处理7

7、)抗疲劳性能好8)工作环境好，没有烟尘排放、没有噪声污染9)使用费用低廉10)连接快速，可实现机械化自动化压印连接技术的主要缺点：与点焊相比较，静态强度没有点焊高，不能对高硬度或经过热处理硬化的钢材直接进行压印连接；与普通铆接比较，压印连接不能连接器塑性差的两块或多块非金属板材。压印连接连接点强度的检测可以从一下三个方面进行评价：1)静态强度（连接点的抗拉、抗剪、抗剥离强度）2)疲劳强度（振动载荷、连续的震动测试）3)抗冲击强度（冲击负荷、冲击检测）压印连接点的连接质量和成型的几何形状、尺寸直接相关，因此可

8、以通过目测连接点外观，测量尺寸，得出连接点的质量。可以通过检查连接点底厚值ST无损伤的检查连接强度。压印连接常见的失效形式：剥离和断裂。图292.3压印连接模具结构及连接板主要参数[25]选配板厚组合和模具时要保证一定的侧向过盈量Δd，即组合板总厚度与凸、凹模单边间隙值的差为：Δd=（t1+t2）-（d2-d1）/2。还要选择适当的凹模深度，这样在压印连接过程中才有充足的材料产生径向塑性流动而实现相互镶嵌。模具设