鉚釘頭高度對自沖鉚接接頭剪切強度和疲勞壽命的影響

鉚釘頭高度對自沖鉚接接頭剪切強度和疲勞壽命的影響

由于碳纖維增強復合材料（CRFP）具有高強度和高密度的特性，因此采用CRFP作為替代材料用于制造汽車零部件具有重要的意義。CRFP與其它輕質金屬制成的車輛相比，質量減輕10%；與鋼制成的車輛相比，質量減輕50%。

但是，應用CRFP的關鍵是如何與其它金屬材料進行連接，而自沖鉚接技術可以解決這一問題，并可汽車中廣泛應用。目前，還沒有對金屬和復合材料的自沖鉚接技術進行研究，尤其是對自沖鉚接接頭的剪切強度和疲勞壽命進行研究。因此，研究鉚釘頭高度對搭接接頭的力學性能影響具有重要意義。

試驗樣品由上板和下板組成，上板是2.5mm的熱固型環氧樹脂，下板是2.5mm的AA6111（一種鋁合金）。應用亨羅布自沖鉚接（HSPR）技術制成空心鉚釘。通過調整鉆孔的速度來控制插入鉚釘的過程。試驗采用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）。

對以上3種樣品進行剛度和疲勞試驗之后，可得出如下結論。

（1）自沖鉚接技術可以將CRFP和AA6111很好地結合起來，鉚接處的最大剪切力可以達到4010N。

（2）第一個樣品和第二個樣品的鉚釘頭高度不同，會對鉚接接頭的強度和疲勞有很大的影響。在準靜態剪切試驗中，第一個樣品所能承受的剪切力比第二個樣品高出1200N；第二個樣品的CRFP更容易受到損壞。

（3）在疲勞試驗中，第一個樣品的疲勞壽命更長，說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