材料和沖鉚方向對TOX鉚接強度的影響研究

周厚林

延鋒百利得（上海）汽車安全系統有限公司 上海市 201315

1 引言

TOX鉚接工藝在汽車和家電行業有較廣泛的應用，主要用于實現金屬薄板零件之間的鉚接。在作者所在單位，TOX鉚接工藝主要用于鉚接鈑金材質的安全氣囊殼體和安裝支架。因零件結構特點，上述氣囊殼體和安裝支架鉚接時，一般采用從內向外的沖鉚方向，即TOX鉚接點的凹坑在氣囊殼體一側，而凸臺在安裝支架一側。一般每個鉚接界面布置2個TOX鉚接點。當某個鉚接界面的鉚接強度不夠時，常規的應對措施是增加設置一個TOX鉚接點。但是，新增一個TOX鉚接點，相應的安裝支架的鉚接面需擴大，零件成本上升，而且TOX鉚接模具的成本也會上升。本文旨在測試和對比不同的鈑金材料及沖鉚方向對TOX鉚接點強度的影響，為安全氣囊殼體和安裝支架的選材和設計提供參考。

圖1 TOX鉚接點剖面示意圖

2 研究范圍界定

本文選擇作者所在單位常用的殼體材料、支架材料及常用的TOX鉚接點規格作為研究對象。其中常用的殼體材料和支架材料如表1。

在本文的研究中，將TOX鉚接點直徑φ確定為φ8mm，TOX鉚接點底厚X確定為0.8mm。不同直徑φ和不同底厚X對鉚接強度的影響不作為本文的研究范圍。本文僅研究不同的鈑金材料及沖鉚方向對TOX鉚接點拉伸強度和剪切強度的影響。

TOX鉚接點的剖面示意圖如圖1所示，圖中同時示意了TOX鉚接點的拉伸強度和剪切強度的試驗方法。

表3 支架材料相同時不同殼體材料對應的TOX鉚接點強度對比表

表4 殼體材料相同時不同支架材料對應的TOX鉚接點強度對比表

3 不同鈑金材料及充鉚方向對TOX鉚接強度的影響研究

選常用的殼體材料和支架材料，交叉排列組合，按直徑φ8mm，底厚X=0.8mm試制試驗樣件，在專用拉力測試儀器上測量其TOX鉚接點的拉伸強度和剪切強度。每種狀態測試5件，測量所得數據如表2所示。表2中拉伸強度和剪切強度數值的單位為N。表2中材料/方向“2#→1#”表示TOX鉚接點兩側材料分別為DC53D+Z 1.2 和DC51D+Z 1.2，前者在凹坑側，后者在凸起側，以此類推。本文所述的測試數據是基于作者隨機選用的材料批次，不同的批次的材料可能會得出不一樣的測試數據。

對以上數據進行分組對比，并使用Minitab軟件進行雙樣本t檢驗，可得出如表3所示的對比結果。表3中“高”和“低”表示兩種鉚接狀態在拉伸強度或者剪切強度上存在顯著差異，即“高”者比“低”者的強度顯著更高。從表3可見，當支架材料相同時，殼體材料DC51D+Z 1.2比DC53D+Z 1.2對應的TOX鉚接點拉伸強度和剪切強度都更高，且該結論不受TOX沖鉚方向影響。

對表2的數據重新進行排列組合，對比殼體材料相同時，不同支架材料對TOX鉚接點強度的影響。對比結果如表4所示。從表4可見，當殼體材料相同時，不同支架材料之間，有的對應的TOX鉚接強度有顯著差異，有些沒有顯著差異。

同樣再對表2的數據重新進行排列組合，對比相同材料組合時，不同沖鉚方向對TOX鉚接點強度的影響。對比結果如表5所示。從表5可見，支架材料DC51D+Z 1.5和HC420LAD+Z 1.5配合殼體材料DC53D+Z 1.2時，沖鉚方向對拉伸強度和剪切強度都有顯著影響。支架材料DC51D+Z 1.5和HC420LAD+Z 1.5配合殼體材料DC51D+Z 1.2時，沖鉚方向對剪切強度影響較顯著，而對拉伸強度影響不顯著。支架材料DC51D+Z 1.2配合殼體材料DC53D+Z 1.2時，沖鉚方向對拉伸強度和剪切強度的影響都不顯著。

表5 相同的材料組合時不同沖鉚方向對應的TOX鉚接點強度對比表

4 結語

本文測試和對比了不同的鈑金材料及沖鉚方向對TOX鉚接點拉伸強度和剪切強度的影響，文中得出的結論可以作為本行業技術人員設計安全氣囊殼體和安裝支架時的參考。同時需說明，本文的結論是基于作者所做的測試，而測試是基于作者隨機選定的某個批次的材料。因此，本文的結論是否具有普適性，還需進一步的研究。