鉚釘頭高度對(duì)自沖鉚接接頭剪切強(qiáng)度和疲勞壽命的影響

鉚釘頭高度對(duì)自沖鉚接接頭剪切強(qiáng)度和疲勞壽命的影響

由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CRFP）具有高強(qiáng)度和高密度的特性，因此采用CRFP作為替代材料用于制造汽車(chē)零部件具有重要的意義。CRFP與其它輕質(zhì)金屬制成的車(chē)輛相比，質(zhì)量減輕10%；與鋼制成的車(chē)輛相比，質(zhì)量減輕50%。

但是，應(yīng)用CRFP的關(guān)鍵是如何與其它金屬材料進(jìn)行連接，而自沖鉚接技術(shù)可以解決這一問(wèn)題，并可汽車(chē)中廣泛應(yīng)用。目前，還沒(méi)有對(duì)金屬和復(fù)合材料的自沖鉚接技術(shù)進(jìn)行研究，尤其是對(duì)自沖鉚接接頭的剪切強(qiáng)度和疲勞壽命進(jìn)行研究。因此，研究鉚釘頭高度對(duì)搭接接頭的力學(xué)性能影響具有重要意義。

試驗(yàn)樣品由上板和下板組成，上板是2.5mm的熱固型環(huán)氧樹(shù)脂，下板是2.5mm的AA6111（一種鋁合金）。應(yīng)用亨羅布自沖鉚接（HSPR）技術(shù)制成空心鉚釘。通過(guò)調(diào)整鉆孔的速度來(lái)控制插入鉚釘?shù)倪^(guò)程。試驗(yàn)采用3種樣品：①上板是CRFP，下板是AA6111，鉚釘高度為 0.29mm（+0.06/-0.07）；②上板是CRFP，下板是AA6111，鉚釘高度為0.01mm（+0.1/-0.06）；③上板和下板均為AA6111，鉚釘高度為 0.01mm（+0.07/-0.04）。

對(duì)以上3種樣品進(jìn)行剛度和疲勞試驗(yàn)之后，可得出如下結(jié)論。

（1）自沖鉚接技術(shù)可以將CRFP和AA6111很好地結(jié)合起來(lái)，鉚接處的最大剪切力可以達(dá)到4010N。

（2）第一個(gè)樣品和第二個(gè)樣品的鉚釘頭高度不同，會(huì)對(duì)鉚接接頭的強(qiáng)度和疲勞有很大的影響。在準(zhǔn)靜態(tài)剪切試驗(yàn)中，第一個(gè)樣品所能承受的剪切力比第二個(gè)樣品高出1200N；第二個(gè)樣品的CRFP更容易受到損壞。

（3）在疲勞試驗(yàn)中，第一個(gè)樣品的疲勞壽命更長(zhǎng)，說(shuō)明提高鉚釘高度可以增加鉚接處疲勞壽命。因此，提高鉚釘高度不僅可以提高鉚接處剪切強(qiáng)度，而且可以其提高疲勞壽命。

Harish M.Rao etal.SAE 2017-01-0477.

編譯：野晨晨