超声振动对钛合金铆钉压铆力的影响

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1、学术论文学术论文RESEARCHRESEARCH3　结论超声振动对钛合金铆钉压铆力的影响（1）2219-T87铝合金母材的强度随着温度的降低而升高，InfluencesofUltrasonicVibrationonRivetingForceofTitaniumAlloyRivet说明2219-T87铝合金具有低温南京航空航天大学机电学院黄志祥　陈文亮　姜丽萍　王　珉增强的效果，适合低温条件下工作。相比于母材，VPTIG接头的强度只有母材的50%左右，[摘要]针对钛合金和大直径铆钉铆接困难连接的工艺方法，通过高应变率下材料绝热剪切变形实20μm20μm而且在-1

2、20℃到120℃这个区的问题，在压铆工艺上引入超声振动激励装置。以现铆接过程。但是，由于电磁铆接铆模拔模角度的选取（a）接头15℃断口形貌（b）接头78℃断口形貌间内变化不大，只有在温度下降NAS1097U5-6钛合金铆钉为对象，采用试验与仿真结和铆钉成形速率大小等方面的影响，铆钉头部易出现剪[5-8]到了一定程度之后，低温增强的合的分析手段。研究表明：超声振动技术能有效降低铆切区，甚至剪切破坏。铆接过程究其本质是铆钉材效果才会明显。说明了VPTIG钉材料变形抗力20%，并随着振幅的增加其降低效果更料在外力作用下发生塑性变形的过程。通过铆接过程降低了2219-

3、T87铝合金的强度明显，且未改变材料性能；通过仿真与试验数据的对比，压铆力计算分析，压铆力与材料的屈服强度、钉杆直径、[9]并且减弱了它的低温增强效果。认定了仿真分析手段的有效性，为后续超声振动辅助铆镦头直径等成正比例关系。在镦头形成末期，由于位（2）2219-T87铝合金母材接工艺参数仿真研究奠定基础。错的缠结、晶格畸变、晶粒拉长等原因，使得材料的屈服的塑性无论是在高温还是低温关键词：超声振动　压铆力　钛合金铆钉强度大幅度提升、塑性明显降低，此时要完成铆钉变形状态下，相比于室温状态下都有[ABSTRACT]Tosolvetheformingdifficult

4、ies则需要更大的压力，且易出现裂纹。超声振动是一种改所增强，而高温状态下的增强oftitanium-alloyandlarge-diameterrivet,ultrasonicvi-善材料变形机制、降低屈服强度、提高塑性极限的成形20μm20μm效果尤为明显。VPTIG接头的brationisintroducedtopressurerivetingprocess.The方法，已在切削、薄板弯曲、管材成形、拔丝、研磨和镦粗（c）接头-120℃断口形貌（d）接头-182℃断口形貌[10-14]塑性比母材低很多，高温状态下experimentandsimulati

5、onanalysismethodsareusedto等方面有广泛应用。已有研究表明在材料成形方图7　2219-T87铝合金VPTIG接头在不同温度下拉伸断口形貌比室温状态略有增强，在低温状NAS1097U5-6titaniumalloyrivet.Theresearchshows向上施加一定的超声振动，通过振动能量的传递改变晶Fig.7　Tensilefractographyof2219-T87aluminumalloyVPTIGweldedjointsunderdifferent态下甚至出现下降，但总体变thatultrasonicvibrationcane

6、ffectivelyreducedeforma-体内部位错滑移机制，降低材料变形抗力，减少加工硬temperatures化不大。可以看出VPTIG使得tionresistanceoftherivetmaterialby20percentage,and化和开裂等现象，提高成形质量。大，通过微孔间金属的撕裂而聚合，进而形成连续的断2219-T87铝合金在不同温度下theeffectismoreapparentwiththeincreaseofamplitude.本论文通过在压铆工艺上引入超声振动辅助装置，面。断面上会形成大量的细小的孔坑，孔坑中大都包含的塑性变化趋

7、于平缓。Alsothetechnologydoesn’tchangethematerialproperty.采用试验与有限元仿真相结合的研究方法，分析超声振一个夹杂物或第二相粒子，且第二相粒子越大，韧窝的（3）在VPTIG接头的熔合区的微观组织内发现大Comparingwiththeexperimentaldata,thesimulation动辅助对铆接过程压铆力的影响。尺寸也越大。量的气孔缺陷，这些缺陷降低了2219-T87铝合金的强analysiscaneffectivelyapplytoultrasonicvibrationaided对比不同温度下的母材

8、断口形貌，可以看出温度的度，而且在接头