[发明专利]一种确定低延性材料自冲铆接的铆接温度、铆接速度的方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于金属材料的连接领域，特别涉及一种确定低延性材料自冲铆接的铆接温度、铆接速度的方法。

(二)背景技术

镁及其合金等低延性材料由于具有密度小、比强度高、减振性防噪性好，具有良好的导热性和电磁屏蔽能力等优点，可以广泛应用于汽车、通信、电子电器、航空航天、国防及军事装备、交通、冶金化学化工等行业。但是，由于镁合金的熔点低，线膨胀系数和导热率高，与氧、氮的亲和力强等缺点，决定了它在焊接、铆接、螺纹连接等机械连接过程中会产生一系列的困难，限制了镁合金在结构件中的使用。近年来国内外学者针对镁合金等低延性材料焊接的难点，进行了许多镁合金焊接的研究，提出了许多新的焊接工艺，如高温熔融焊、真空电子束焊、激光-电弧复合焊、搅拌摩擦焊以及A-TIG焊等。但这些工艺大多尚处于起步阶段，还没成熟。

自冲铆接是一种新近开发的新型金属连接方式，是近几年才发展起来的新型连接技术。可以有效克服铝、镁合金难于焊接的缺点，实现铝—铝，铝—镁，铝—钢，镁—钢，铝、镁、钢甚至金属材料和高分子材料的同质和异质材料的双层和多层连接，是目前国外镁、铝合金连接技术的研究热点。自冲铆接工艺包括定位、冲压、穿刺上板、铆钉腿张开变形、铆钉与底板实现机械互锁几个工艺步骤，是一种多种材料参与的复合变形的过程。和点焊相比，自冲铆接能耗低，不散发烟雾和热量，噪音低，接头强度高，疲劳性能好，是一种环保型的连接工艺。

自冲铆接涉及严重的局部塑性变形，很容易导致材料，特别是接头下底板材料的开裂，因此，好的自冲铆接接头不仅要求具有较高的铆钉与底板机械互锁，而且要求铆接后下底板不开裂，保留一定的厚度不被铆钉刺穿。这就要求铆接材料不仅具有较高的塑性以利于铆接过程中的塑性变形，实现铆钉与下底板的机械互锁，而且具有一定的强度增加铆钉刺穿下底板的阻力。因此，自冲铆接技术的一大挑战是室温条件下低延性材料的铆接。到目前为止，几乎所有的自冲铆接均集中在高延性材料如钢板、变形铝合金板材等材料的铆接，很少涉及低延性材料的连接。镁合金由于仅具有三个滑移系，塑性差，变形能力很低，室温下塑性较差，不适合进行大变形成型，难于进行自冲铆接。要想获得高质量自冲铆接接头，必须改善镁合金的延性。预热是提高镁合金的塑性变形能力，改善其成型性的有效方法。但由于自冲铆接是一个高速变形过程，采用预热方式改善镁合金的自冲铆接性能必须综合考虑铆接温度、铆接速度对镁合金强度、塑性的综合影响，铆接温度和铆接速度是决定镁合金铆接质量的关键技术参数。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种确定低延性材料自冲铆接的铆接温度、铆接速度的方法，以实现低延性材料的自冲铆接。

本发明采用的技术方案如下：

一种确定低延性材料自冲铆接的铆接温度、铆接速度的方法，步骤如下：

1)根据自冲铆接机的铆接速度范围，确定铆接速度与应变速率对应关系；

2)对低延性材料在不同温度下进行步骤1)中不同应变速率的拉伸试验，确定低延性材料在一定温度和铆接速度范围内的伸长率；

3)对低延性材料在不同温度下进行步骤1)中不同应变速率的拉伸试验，确定低延性材料在一定温度和铆接速度范围内的抗拉强度变化曲线；

4)根据式I计算材料在步骤2)、3)对应铆接温度以及铆接速度条件下的Zener-Holloman参数；

Z=ϵ·exp(QRT)············I]]>

其中Q为铆接材料的再结晶激活能，Jmol^-1；