材料和沖鉚方向?qū)OX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(tǒng)有限公司 上海市 201315

1 引言

TOX鉚接工藝在汽車和家電行業(yè)有較廣泛的應(yīng)用，主要用于實現(xiàn)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(zhì)的安全氣囊殼體和安裝支架。因零件結(jié)構(gòu)特點，上述氣囊殼體和安裝支架鉚接時，一般采用從內(nèi)向外的沖鉚方向，即TOX鉚接點的凹坑在氣囊殼體一側(cè)，而凸臺在安裝支架一側(cè)。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(guī)的應(yīng)對措施是增加設(shè)置一個TOX鉚接點。但是，新增一個TOX鉚接點，相應(yīng)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?qū)OX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(shè)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(guī)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?qū)OX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(yīng)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(yīng)的TOX鉚接點強度對比表

3 不同鈑金材料及充鉚方向?qū)OX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(tài)測試5件，測量所得數(shù)據(jù)如表2所示。表2中拉伸強度和剪切強度數(shù)值的單位為N。表2中材料/方向“2#→1#”表示TOX鉚接點兩側(cè)材料分別為DC53D+Z 1.2 和DC51D+Z 1.2，前者在凹坑側(cè)，后者在凸起側(cè)，以此類推。本文所述的測試數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

對以上數(shù)據(jù)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(jié)果。表3中“高”和“低”表示兩種鉚接狀態(tài)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(yīng)的TOX鉚接點拉伸強度和剪切強度都更高，且該結(jié)論不受TOX沖鉚方向影響。

對表2的數(shù)據(jù)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(jié)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(yīng)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(shù)據(jù)重新進行排列組合，對比相同材料組合時，不同沖鉚方向?qū)OX鉚接點強度的影響。對比結(jié)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?qū)鞆姸群图羟袕姸榷加酗@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?qū)羟袕姸扔绊戄^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?qū)鞆姸群图羟袕姸鹊挠绊懚疾伙@著。

表5 相同的材料組合時不同沖鉚方向?qū)?yīng)的TOX鉚接點強度對比表

4 結(jié)語

本文測試和對比了不同的鈑金材料及沖鉚方向?qū)OX鉚接點拉伸強度和剪切強度的影響，文中得出的結(jié)論可以作為本行業(yè)技術(shù)人員設(shè)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(jié)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(jié)論是否具有普適性，還需進一步的研究。