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    4疲劳失效微动磨损分析基板微动磨损分析取铆钉断裂试样进行基板疲劳微动磨损分析.这里主要对下板基板相应区域进行分析.宏观的微动区域如图7所示.图6不同区域微观断口形貌(图中区域Ⅰ和区域Ⅱ)存在明显的黑色粉末，该物质是在疲劳试验中发生微动磨损产生的.疲劳中的微动磨损是一种损伤机制，因此，在黑色粉末产生的区域会伴随着裂纹的产生.图8a为区域Ⅱ中a处放大500倍后的微观形貌，从图中可以看到杂乱无章的微裂纹，这些裂纹呈环状在基板上围绕在铆钉周围.图8b为图8a中b区域放大2000倍的SEM**形貌，在该区域出现了微动磨损后留下的磨屑颗粒，说明基板在该区域出现了严重的表面磨损，这些裂纹在边缘扩展与钉胫尾部裂纹作用导致基板断裂失效.但基板与铆钉微动存在一种竞争机制，在低载的工况下，铆钉微动裂纹的扩展速率大于基板裂纹的扩展速率，**终为铆钉断裂失效.铆钉微动磨损分析取基板断裂试样进行铆钉疲劳微动磨损分析.观察相应微动区域.宏观的微动区域如图9所示.图8微观微动区域**形貌**形貌，两板之间与铆钉接触区域和钉胫尾部与下板的接触区域。美国HUCK99-6001铆枪头？可追溯HUCK99-6001铆枪头MBTC

    0序言随着航空工业高速发展，钛合金由于强度高、质量轻、耐热性能和耐腐蚀性能好，其紧固件在飞机结构连接中得到越来越多的应用，成为了各国航空技术中不可或缺的重要材料[1-2].自冲铆接是一种新型冷变形连接技术，相比于焊接和传统铆接方式，其不仅具有能耗污染少，连接质量好的特点，而且其简单灵活的操作方式比较容易进行自动化管理.自冲铆接技术由于其优异的特性可以用于连接各种金属材料，并获得较好的连接效果[3-4].Lyer等人[5]对厚度不同的铝板的自冲铆接件进行了疲劳试验，发现结构件的疲劳失效过程主要包括裂纹萌生、裂纹扩展和**终断裂失效三个过程，并运用力学的相关理论对不同阶段的特性进行了分析.邢宝英等人[6]对铝合金单钉和多钉自冲铆接接头的疲劳性能进行了研究.Chen等人[7]研究了铝板自冲铆接件在疲劳试验中的微动磨损现象，发现在铆钉与基板相应区域会出现微动磨损现象而产生裂纹.He等人[8]通过拉伸剪切试验，研究了不同钛板自冲铆接接头的承载能力、吸能性能和失效模式.赵伦等人[9]对钛合金同种和异种接头进行了疲劳试验，用扫描电镜观察了失效断口微观**，研究了其微动磨损机理.Ma等人[10]研究了铝合金和镁合金的摩擦自冲铆接工艺过程。可追溯HUCK99-6001铆枪头MBTC美国哈克99-6001铆枪头！

    拉伸过程中设定试验拉伸失效判据为95%，在试件两端分别夹持与试件等厚长度为20mm的垫片以防止产生附加扭矩，以3mm/min的拉伸速率对接头进行拉伸-剪切试验。表4比较好自冲铆接工艺参数：铆钉头部直径，腿部直径，A#、a#和B#、b#铆钉长度分别是、、。2、结果与讨论组合方式和厚度对接头力学性能的影响静态拉伸试验后，对实验数据进行整理统计分析，静拉伸试验得到的接头拉剪载荷原始数据记录于表5，试验所得接头的截面图如图3所示。表5不同厚度与组合方式接头的力学性能Table5Mechanicapertiesofjswithdifferentthicknessanbination以A#和a#接头为例探讨组合方式对接头性能的影响。当5083铝板作为上板时接头的拉剪载荷为3447N，失效位移为，底切量为，顶角张开度为（图3A#）；而当改变组合方式把5083铝板作为下板时，接头的拉剪载荷为4116N，失效位移为，底切量为，顶角张开度为（图3a#）。可以看出当5083铝板作为下板时，接头的拉剪载荷提升669N，失效位移增加，底切量增加，顶角张开度增加，这些都极大地提高了接头的强度和塑性。同样2mm5083和。导致这种结果的原因在于改变板料的组合方式，自冲铆接**重要的阶段是铆钉扩张阶段，铆钉腿扩张的越厉害，底切量越大。

    一、概述铆接也称铆钉联接，是利用铆钉把两个或两个以上的元件（通常是金属零件或型材）联接为一个整体。在建筑结构和锅炉制造等部门中，应用铆接已有上百年的历史。近年来，随着焊接技术和胶接的发展，铆钉联接的应用正逐渐减少。目前铆接只用在少数受严重冲击和振动载荷的金属结构上，如桥梁、建筑、造船、重型机械及飞机制造等工业部门。在用轻金属制造金属结构时，铆接至今还是不可拆联接的主要方式。与焊接比较，铆接在承受冲击载荷时比较可靠，接合质量也容易从外部检查，但在经济性、紧密性等方面不如焊接。典型的铆接结构如下图。图中，１为铆钉；２、３为被联接件；４为盖板。搭接铆缝单盖板对接缝双盖板对接缝铆接分为冷铆和热铆两种。热铆联接紧密性较好；但钉杆与钉孔之间出现了间隙，不能参与传力。冷铆钉杆被镦粗，胀满钉孔，钉杆与钉孔之间无间隙。一般情况下，直径d≤10mm的钢制铆钉和塑性较好的有色金属、轻金属及其合金制成的铆钉，常用于冷铆。而钉杆直径d＞10mm的钢铆钉，常加热到1000～1100℃后热铆。铆钉有实心和空心的两种。钉头形状有许多种，目前多已标准化。在设计铆接结构时应优先选用商品紧固件产品。美国 HUCK99-6001铆枪头沃顿供;

    接头强度越高。当把下层板换成较软的铝合金板后，铆钉腿部能够更好地进行扩张，有利于底切量的增大。图3自冲铆接接头截面。上板钢板的厚度由，拉剪载荷增加到5640N，失效位移增加到，底切量到，顶角张开度增加到。通过增加钢板的厚度，可以看到接头的拉剪载荷、失效位移、底切量以及顶角张开度均在增大。可以看出，通过增加板材厚度可以对接头的力学性能起到一定的优化作用。通过上述的分析可知：5083铝板作为下板时接头的性能更优，并且Q235上板板厚对接头的性能有一定的优化作用。在该实验中，接头b#的组合方式是较优的工艺参数，即。热处理（模拟车身烘烤过程）对接头力学性能的影响图4所示为接头第1组（未烘烤）和第2组（烘烤）的载荷-位移曲线。可以看出经170℃×20min烘烤后，所有接头的载荷-位移曲线的波峰向右移动，并且波峰比未烘烤的高，这说明烘烤后接头的失效位移变大，同时失效载荷也变大。根据表6的数据可知，烘烤后接头的失效位移提升了～，失效载荷提升了～。其中性能较优的接头b#经烘烤后失效载荷提升了，失效位移提升了，性能较差的接头A#经烘烤后失效载荷提升了，失效位移提升了。图4接头载荷-位移曲线，未烘烤接头中接头A#和B#的铆钉*与下板分离。美国 HUCK99-6001 铆枪头？可追溯HUCK99-6001铆枪头MBTC

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    铆接力大小与铆钉头部尺寸有关，经分析可知当铆钉尾部变形所需要的圆弧型时铆接力比较大，铆接后铆钉头部尺寸，如图4所示。图4铆钉头部示意图SchematicDiagramofRivetHead摆碾铆接力大小[9]按照马耳辛尼克公式计算：式中：λ—冷铆面积接触率；s—每转进给量（mm/r）；增大进给量s，能缩短铆接时间、变形更加均匀的同时也增加摆碾力的大小，从而增加液压油泵容量和摆头电机功率；需要指出，摆碾铆接过程中**小进给量—铆钉墩头半径（mm）；α—摆角；指铆头与摆碾机主轴之间的夹角。越大，接触面积越小，铆接力减小，但会导致设备不稳定，对刚度要求提高，变形不均匀；一般取值（3～5）°；f—接触面平均单位压力（MPa）。关键是如何确定f，根据那夫洛茨基公式可以得：式中：v—变形力学简图影响系数，铆接铆钉时取v=1；Zφ—应力状态不均匀系数，碾压铆钉时取值Zφ=；ZT—变形体中温度不均匀引起的应力不均匀系数，冷铆是取值ZT=1；D、H—铆钉墩头直径、高度（mm）；μ—摩擦系数，取值μ=～；—材料的真实应力（MPa）。式中：σS—指材料的屈服极限；Δ—指材料强化而增大的系数，一般取值。取比较大铆钉直径[10]d=φ10mm，墩头直径D=16mm，墩头半径R=8mm。可追溯HUCK99-6001铆枪头MBTC

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