電磁鉚接技術

1、電磁鉚接技術發(fā)展概況摘要：對電磁鉚接技術的研究現(xiàn)狀作概述。介紹了電磁鉚接的基本原理及其特點，對國內外電磁鉚接設備的研究進行了分析比較，討論了電磁鉚接工藝研究的意義以及工藝參數(shù)對電磁鉚接質量的影響。隨著航空業(yè)的發(fā)展，電磁鉚接工藝參數(shù)的定量化勢必成為發(fā)展趨勢。關鍵詞：電磁鉚接；鉚接質量；工藝參數(shù)在新型飛機設計中，為增加飛機結構強度，提高疲勞壽命，同時減輕飛機重量，大量采用鈦合金結構和復合材料結構。第4代戰(zhàn)斗機上鈦合金材料將占30以上，復合材料占4060。但由于復合材料易產(chǎn)生安裝損傷、分層等現(xiàn)象，大大限制了熱鉚方法的采用。同時，在新型飛機和大型運載火箭中，由于大載荷的要求，越來越多地采用大直徑鉚釘。

2、并且，由于結構開敝性限制，大功率壓鉚機在許多情況下無法工作，所以只能采用氣鉚。而氣鉚存在鉚接質量不穩(wěn)定、效率低下等問題。上述問題是目前普通鉚接方法無法避免的，因此，迫切需要采用新型的鉚接工藝來解決這些問題，電磁鉚接是電磁成形工藝的一個應用，是作為解決上述難題而發(fā)展起來的一種將電磁能轉化為機械能，使鉚釘發(fā)生塑性變形的新型鉚接方法。1 電磁鉚接原理電磁鉚接是利用初級線圈和次級線圈之間產(chǎn)生的渦流斥力使鉚釘發(fā)生塑性變形的一種新型鉚接工藝。加載速率高、應變速率大，材料的變形方式與壓鉚等準靜態(tài)加載方式不同，鉚釘釘桿變形均勻，可有效防止復合材料損傷，為鈦合金和復合材料結構的連接及大直徑鉚釘和難成形材料鉚釘成

3、形提供了一種先進的連接技術。目前，該技術已在航天航空工業(yè)制造領域中得到廣泛應用，波音、空客等飛機制造中均采用這一技術1。1.1 電磁鉚接成形原理電磁鉚接的基本原理同電磁成形，只是在次級線圈和工件之間加了一個應力波放大器，電磁鉚接原理圖如圖1-1。圖1-1 電磁鉚接原理圖如圖所示在開關閉合的瞬間，電容器組進行放電，在初級線圈中產(chǎn)生脈沖電流，脈沖電流在初級線圈中激發(fā)出強磁場。根據(jù)電磁感應定律進而在次級線圈中產(chǎn)生感應電流，感應電流在次級線圈中產(chǎn)生渦流磁場，兩磁場相互作用在耦合的線圈之間產(chǎn)生渦流斥力，渦流斥力在應力波放大器中經(jīng)過不斷的反射和透射，將放大了的力作用在鉚釘上進行鉚接。電磁鉚接初級線圈和次級

4、線圈的耦合電路圖如圖1-2所示。初級電路是電磁成形系統(tǒng)回路，包括儲能電容器，感應線圈，R1是系統(tǒng)電阻；次級電路是感應回路（渦流）R2是工件電阻，L2是回路電感；M是互感系數(shù)。C-儲能電容器 R1-初級電路電阻 L1-系統(tǒng)電感R2-次級電路電阻 L2-次級電路電感圖1-2 電磁鉚接雙回路模型 如上圖所示，設是初級回路放電電流，是感應回路電流。根據(jù)克?；舴蚨?，兩個回路的微分方程為：（1.1）解得：（1.2）（1.3）（1.4）（1.5）其中M為互感系數(shù)，1.2 電磁鉚接的基本參數(shù)電磁鉚接的基本原理是通過線圈放電，將電容器中儲存的電磁能轉化為機械能，在放大器的輸入端形成歷時極短、強度高的應力脈沖，

5、應力脈沖以彈性波形式在放大器中傳播并被放大，隨后又被傳播給鉚釘，從而完成鉚釘?shù)乃苄宰冃?。單次放電電容器儲存的能量W 為：（1.6）式中C 為電容器電容量，U 為鉚接電壓。由式(2.1)可以看出，單次放電電容器儲存的能量與電容器電容量、鉚接電壓成正比。由于現(xiàn)在電磁鉚接設備大都采用低電壓，為了獲得鉚釘成形所需的能量(對于常用的鉚釘，鉚接設備儲存能量一般為幾千焦耳)，在降低鉚接電壓的同時必然要增加電容器的電容量。如采用脈沖電容器，由于其電容量小，要想獲得比較大的電容量，則勢必要增加電容器的體積，這顯然不合適。而電解電容器由于其容量高、體積小、成本低，可以滿足低電壓電磁鉚接設備的要求。電磁鉚接設備采用

6、低電壓主要是為了降低放電電流頻率，消除由于電壓高引起的高放電頻率，高放電頻率會導致鉚接后在鉚釘鐓頭處產(chǎn)生微裂紋或剪切破壞的現(xiàn)象。因此，選擇放電電流頻率的一個主要標準就是使得鉚接時鉚釘鐓頭不產(chǎn)生微裂紋或剪切破壞。電磁鉚接放電電流頻率f 為：（1.7）式中，C 為電容器電容量， L 為系統(tǒng)電感。從式(2.2)中可以看出，放電頻率的大小取決于系統(tǒng)電感、電容器電容量，由于系統(tǒng)電感主要由放電線圈的電感量決定，一般不易改變，因此，要想獲得比較小的放電頻率，只有增加電容器的電容量。為了選擇合適的放電頻率，西北工業(yè)大學曹增強等曾對成形性較差的TB2-1 鉚釘分別采用電容量為225f、1850f、3500f 的

7、3 種電容器組進行鉚接試驗。當系統(tǒng)電感實測為50h 時，放電電流頻率分別為1600HZ、600HZ、400HZ，通過對鉚釘鐓頭金相組織進行觀察，當電流頻率為1600HZ 時，鉚釘鐓頭有明顯的微裂紋；電流頻率為600HZ 時，鉚釘鐓頭沒有微裂紋，但是有明顯的剪切帶；電流頻率為400HZ 時，鐓頭沒有微裂紋，剪切帶也不明顯。由此可見，400HZ的電流頻率比較合適，因此，對于低壓電磁鉚接設備，所選取的放電電流頻率一般情況下不高于400HZ。在沖擊載荷下，如果材料出現(xiàn)了局部化變形，這種在高應變率下的局部化變形可能使該區(qū)域溫度明顯升高，溫度上升到一定數(shù)值時會造成材料的軟化，超過了材料由于變形造成的硬化，

8、那么這種局部的變化會以反饋的方式發(fā)展，這就是剪切帶成形的機理。電磁鉚接屬于沖擊載荷，在鉚接的過程中加載速率非常高，材料以絕熱剪切的方式產(chǎn)生塑性變形，鉚釘材料的應變率很大，一般在幾百微秒到幾毫秒內材料就會產(chǎn)生30%-50%的應變，其應變率要比普通鉚接高出幾個數(shù)量級。大量的研究表明，在高速變形時，加載速率會對鉚釘材料的變形和鉚接質量產(chǎn)生很大的影響。鉚釘變形主要在脈沖電流的第一個半波周期內完成，電流周期T 為：（1.8）式中，L 為鉚接設備的電感值，C 為鉚接設備的電容量。L 由初級線圈的結構和尺寸決定，當線圈確定后，整個系統(tǒng)的電感值也就確定，一般不易調整。因此要選擇不同的加載速率，只能依靠調整鉚接

9、設備的電容值。試驗表明，電磁鉚接時，隨著加載速率的提高，在鉚釘材料中產(chǎn)生的剪切帶逐漸發(fā)展，剪切帶內的變形量也逐漸增大，鉚釘鐓頭出現(xiàn)微裂紋。為了提高鉚接質量，電磁鉚接時加載速率不能過高。1.3 電磁鉚接特點相比于普通鉚接，電磁鉚接有以下一些優(yōu)點23 (1)效率高。普通鉚接時一般都要進行多次錘擊，不僅造成材料冷作硬化，而且費力費時，鉚接質量受操作工人的技術水平限制。而電磁鉚接中渦流斥力在應力波放大器中放大后，一次成形，成形質量主要受鉚接工藝的影響。選擇合適的鉚接參數(shù)，可以使鉚接效果達到預期的效果4。(2)噪聲小，安全性高。普通鉚接時噪聲可高達140dB會對工人的聽力系統(tǒng)造成傷害，許多工廠采用輪班制

10、來彌補該方面的不足。而電磁鉚接的峰值噪音一般小于90 dB，并且持續(xù)時間短，其連續(xù)噪聲等級遠小于普通鉚接5。(3)干涉配合鉚接。普通鉚接時釘桿膨脹不均勻，很難保證釘桿沿整個長度有均勻的干涉量，不能提高結構疲勞壽命，而電磁鉚接成形速度快，釘桿膨脹和鐓頭幾乎同時形成，在連接件和鉚釘之間形成均勻的干涉量，提高接頭疲勞壽命。(4)復合材料鉚接?，F(xiàn)在飛機制造中大量采用復合材料，復合材料具有許多優(yōu)異的性能，但普通鉚接時容易造成擠壓破壞。由于電磁鉚接具有屈強比高避免了普通鉚接時的問題。(5)應用電磁鉚接原理的電磁鉚槍工作時會產(chǎn)生一個強脈沖力，但鉚槍后端有緩沖裝置因此后坐力很小。電磁鉚槍可以手持進行鉚接，操作

11、方便靈活，不受空間開敞性的影響。2 國內外研究現(xiàn)狀2.1 國外研究現(xiàn)狀格魯門宇航公司是世界上最早研究電磁鉚接技術的公司，70年代中期格魯門公司為配合F-14的研制而發(fā)明了一種單槍電磁鉚接裝置成功地解決了因干涉配合緊固件連接鈦合金結構和厚夾層結構所遇到的困難，取得了明顯的技術經(jīng)濟效益。隨后幾年，Letheris一直從事電磁鉚接技術研究，先后申請了應力波安裝干涉配合緊固件6、發(fā)生應力波的線圈7、應力波制孔8等專利，接著又對電磁鉚接的質量進行了系統(tǒng)的研究。研究結果表明，電磁鉚接能顯著提高接頭疲勞壽命，在有預制裂紋的試件孔中，采用這種方法進行干涉配合鉚接能延緩疲勞裂紋的增長.但該公司沒有將電磁鉚接設備

12、進一步發(fā)展。波音公司為解決錘鉚中存在的問題，由Huber A Schmitt等人首先開始摸索電磁鉚接技術。經(jīng)過幾年的努力，研制成功了高電壓手提式鉚接設備的電磁鉚接裝置。1986年波音公司在波音767的制造中開始采用電磁鉚接設備完成一些難成形材料鉚釘?shù)你T接。使用雙槍進行液密干涉配合鉚接，己納入工藝說明BAC-5047。在80年代，波音公司曾將電磁鉚槍裝到自動鉆鉚機上使用。大約在1994年，波音公司開始在新型737飛機機身上使用電磁鉚接技術。洛克西德公司在80年代初采用了格魯門公司的電磁鉚接設備鉚接碳纖維復合材料結構，代替價值昂貴的特種緊固件。該公司采用電磁鉚接技術對復合材料的干涉配合進行了研究。

13、結果表明，采用電磁鉚接技術是既能防止安裝損傷又能取得干涉配合效益的有效途徑。麥道公司現(xiàn)在應用低電壓的電磁鉚接技術，工作電壓一般低于500V，生產(chǎn)說明書DPS3.67-27詳細說明了電磁鉚接的操作規(guī)程。麥道公司將電磁鉚接技術主要用于鋁合金和鋁鈦合金的冠狀鉚釘、120埋頭鉚釘和平錐頭鉚釘。Gemcor公司是生產(chǎn)自動鉆鉚機的專業(yè)廠家，能生產(chǎn)多種型號的自動鉆鉚機。作為自動鉆鉚機的配套技術，他們也在研究電磁鉚接技術。Electroimpact公司專門從事低壓電磁鉚接設備的研究開發(fā)和生產(chǎn)。低電壓的采用，降低了設備的成本，提高了設備的壽命和安全系數(shù)2，在80年代中期研制成功手提式電磁鉚接設備，80年代末期研

14、制成功低電壓電磁鉚接設備。該公司現(xiàn)在已開始了計算機控制和低電壓電磁自動鉚接機的工程化研究工作。該機器是為英國宇航公司自動化生產(chǎn)空中客車系列運輸機翼面而研制的，重為50噸，可鉚接12.5mm的鉚釘，工作電壓一般低于500V 。表2-1給出了Electroimpact公司研制的手提式低電壓電磁鉚接設備的各項參數(shù)915。表2-1Electroimpact公司手持式低電壓電磁鉚接設備915型號鉚接能力鉚槍重量/Kg最大鉚接力/t效率/個/分后坐力/KgHH3006.6mmAA70507.7-偏大HH4008mmAA211734-HH5009.5mmAA705081.713.510偏大HH5509.5m

15、mAA70501081810-HH5039.5mmAA70502113.310很小HH55311.0mmAA705050-Electroimpact公司最新的手持式低電壓電磁鉚接設備HH50316,坐力系統(tǒng)設計中采用了彈簧減振機構，不僅將整個系統(tǒng)重量減輕了將近75%，而且對后坐力吸收的效果也大大改善，可用于無頭鉚釘、環(huán)槽鉚釘和鎖緊螺栓的安裝。鉚槍截面圖如圖2-1所示。圖2-1 HH503鉚槍截面圖俄羅斯對電磁鉚接技術也進行了大量的研究，并運用在伊爾-86等飛機、發(fā)動機、運載火箭的裝配生產(chǎn)上，先后開發(fā)和生產(chǎn)了yMK-6AM、YMK-8、yMKKC、MMK-6等型號的50余臺低電壓（鉚槍工作電壓不

16、超過380V)電磁鉚接設備。俄羅斯研制的配備加熱系統(tǒng)和低電壓電磁鉚接動力頭的YMKKCH、yMKKCH-3型自動鉚接設備已用于發(fā)動機燃燒室筒體CrNi鋼鉚釘?shù)淖詣訜徙T。20世紀90年代中后期又研制了一套長度達12m的自動電磁鉚接裝配系統(tǒng)，用于飛行器圓筒型壁板的自動化裝配。日本從80年代以來，在電磁成形方面投入大量的人力和財力，取得了大量的研究成果。在電磁成形工藝及理論研究方面發(fā)表了許多文章，在充電設備和脈沖線圈的制造方面也申請了許多專利。但到目前為止，還沒有電磁鉚接方面的報導。2.2 國內研究現(xiàn)狀國內從60年代中期開始，對電磁成形工藝進行過初步研究，后來研究工作中斷了。從80年代中期開始，一些

17、高校和研究所陸續(xù)開始了這方面的研究，雖然在電磁成形理論方面的研究起步較晚，但在應用方面已研究出了一些試驗性的電磁鉚接設備，如機械工業(yè)部五十九所的MF-16K 電磁成形機、哈爾濱工業(yè)大學研制的電磁成形機、西北工業(yè)大學的電磁鉚接設備等，并已成形出一些合格的產(chǎn)品零件。佘公藩1981年開始進行電磁鉚接技術的研究，并研制了電磁鉚接設備。進入九五后，曹增強等人對電磁鉚接技術進行較為系統(tǒng)的研究，并對低電壓電磁鉚接技術也進行了初步的研究。高彬采用有限元方法對應力波安裝干涉配合緊固件的過程進行了模擬，對應力波安裝過程獲得一定新的認識。為跟蹤國外先進水平，解決高壓電磁鉚接質量、設備的安全可靠性等方面存在的問題，西

18、工大對低壓電磁鉚接技術進行了初步研究，已研制成功低壓電磁鉚接設備。該設備的電源系統(tǒng)設計為便攜式結構，由兩個20kg左右的手提箱組成，可在車間方便移動，工作電壓在450V以下。設備最大存儲能量為22kJ，根據(jù)鉚釘?shù)牟煌?，可選用不同規(guī)格的鉚槍。2006年，哈爾濱工業(yè)大學開始進行電磁鉚接設備關鍵技術及工藝研究。于2008年研制成功了380V低電壓電磁鉚接設備可實現(xiàn)6mm高強度鋁合金鉚釘和直徑35mrn鈦合金鉚釘?shù)你T接。根據(jù)總體設計方案，所研制的設備安全可靠，操作簡潔方便。各種保護措施完備，具體參數(shù)如下：(1)額定儲能6.4/9.6 kJ；(2)額定電壓380V：(3)電源電壓380V：(4)能實現(xiàn)6

19、/8mm高強度鋁合金鉚釘及相應鈦合金鉚釘?shù)你T接：(5)對于6mm鋁合金鉚釘，加工速率8-10次/分鐘。3 電磁鉚接工藝研究意義及方法3.1 電磁鉚接工藝研究意義目前，航天航空飛行器朝著輕量化、大型化和整體化的方向發(fā)展。由于技術條件限制，新型結構還難以實現(xiàn)完全整體化，因而不可避免地采用多種連接方法，如焊接、螺接和鉚接等。其中鉚接方法使飛行器外表面相對光滑，易于消除應力集中，有利于減小高速飛行時的空氣阻力；同時鉚接結構適用范圍廣，因此是目前應用最為廣泛的機械連接方法之一。隨著航空業(yè)的發(fā)展，對飛機可靠性、壽命以及安全性的要求越來越高，特別是在民機方面有更高的要求。據(jù)統(tǒng)計，70%的飛機機體疲勞失效事故

20、起因于結構連接部位，其中80%的疲勞裂紋發(fā)生于連接孔處，而這很大程度上是由于裝配過程中產(chǎn)生的殘余應力引起的，可見連接質量極大的影響著飛機的使用壽命1718。干涉配合有利于提高結構的可靠性以及疲勞壽命，而普通鉚接工藝無法形成均勻的干涉量限制了這一技術的使用。電磁鉚接作為一種新型的鉚接工藝，鉚接時間短，鉚釘桿膨脹和鐓頭成形幾乎同時完成，因此可形成均勻的干涉量，提高飛機的壽命及可靠性。就整個飛機制造過程和工藝工作內容而言，鉚接裝配占有十分重要的地位。據(jù)一般估計，在現(xiàn)階段飛機裝配勞動量約占整個飛機制造勞動量的50%左右，其中鉚接裝配勞動量不低于30%。普通鉚接時需要多次敲擊，效率低并且噪聲大對工人的健

21、康造成危害。采用電磁鉚接，鉚接一次成形，顯著提高了生產(chǎn)效率，鉚接質量不再受工人操作水平的限制，提高了鉚接質量。在現(xiàn)階段國內電磁鉚接技術發(fā)展落后，主要是在高校進行電磁鉚接設備的研制，國產(chǎn)電磁鉚接設備還未投入使用。對電磁鉚接技術的研究主要集中于理論分析，只是定性的分析不同參數(shù)例如電容、電感、以及鉚模鉚釘參數(shù)等對電磁鉚接的影響，對這些參數(shù)還未進行定量研究，沒有精確值。并且不同的鉚接設備鉚接時的工藝參數(shù)不盡相同。針對飛機制造的需要，大型飛機制造公司不得不從國外購買電磁鉚接設備，但由于技術保密，對鉚接工藝需要進行自行研究。3.2 電磁鉚接工藝研究的主要方法3.2.1解析計算法在鉚釘成形過程中，位于鉚接件

22、孔中釘桿部分是封閉的鐓粗方式，并同鉚接件一起變形，而鐓頭處釘桿部分屬于敞開的鐓粗方式。因此，鉚釘變形的應力和應變狀態(tài)復雜，鉚釘?shù)捏w積變形分布也很不均勻。在塑性變形過程中，不但鉚釘材料的組織和物理力學性能發(fā)生較大變化，而且鉚釘各個部分的強化程度也不同，因而使分析工作變得更復雜。盡管根據(jù)一個物體的變形方式可建立足夠數(shù)量的方程式，并且在給定的邊界條件下它們的應力應變函數(shù)解原則上都可得到，但是在數(shù)學上困難非常大，一般不能得出有實用價值的解。現(xiàn)有方法(塑性平衡近似方法、材料阻力法、特征方法和變分法)中最可接受的實用計算方法是變分法。這種方法是尋求某一個積分式有極值的函數(shù)。求極值的積分式可用變形能(功)或

23、用和它成比例的值來表達。依照連續(xù)介質(固體)力學的能量原理可得到相應的變分式。也就是說，能量原理允許用變分計算方法直接求解，以代替用平衡微分方程求積分的方法19。3.2.2 試驗分析法這種方法是通過對特定材料條件和尺寸條件的鉚釘進行鉚接試驗條件，例如改變充電電壓，改變鉚接速度，采用不同角度的鉚模等，對鉚釘進行金相分析，從而研究鉚釘在不同鉚接工藝條件下的微觀形變，改變工藝對成形后的區(qū)域晶粒的影響，從而獲得鉚釘在不同鉚接工藝條件下的成形規(guī)律以提高鉚接質量2021。3.2.3 數(shù)值模擬法數(shù)值模擬法的思路是借助一些有限元分析軟件建立電磁鉚接過程的數(shù)值模型。通過單軸拉伸、雙向拉伸或動態(tài)應力-應變試驗得到

24、材料的性能參數(shù)，輸入到有限元模型中，通過數(shù)值模擬分析影響鉚釘成形過程的各種因素22。4 電磁鉚接工藝參數(shù)對鉚接質量的影響4.1 放電電壓和電容對連接的影響放電電壓是決定電磁鉚接放電能量最重要的參數(shù)。通過對放電電壓的調節(jié)研究鉚釘?shù)淖冃?，是確定成形電壓最直接的方式，也是電磁鉚接工藝最易調節(jié)的參數(shù)之一。隨著放電電壓升高，鉚釘變形量增大。釘頭高度減小，釘頭直徑增加。電容值是決定放電能量的另一重要參數(shù)，同時放電頻率的大小取決于放電電容值大小。通過改變放電電容值，亦可研究放電電流頻率對鉚釘變形的影響，從而確定最佳的放電頻率，優(yōu)化成形參數(shù)。隨著電容值增加，鉚釘變形量增大。隨著放電電容值增加，放電電流周期變長

25、，鉚模與鉚釘端面接觸的時間越長，即增加了應力波在鉚釘內的傳播時間，在相同能量下提高了能量利用率，使鉚釘變形程度增加。同時，電容的并聯(lián)使系統(tǒng)電阻降低，有利于增加鉚接力，使其能量利用率提高。在電容值可達到較大值的條件下，采用較小的放電電壓來完成鉚釘成形，可以有效地保護放電線圈，避免被擊穿，有利于延長放電線圈的使用壽命。4.2 釘桿長度對鉚接質量的影響鄧將華等對沉頭120°鉚釘做實驗研究了釘桿長度對鋁合金與復合材料鉚接試樣的鉚釘成形釘頭處、鉚釘釘桿與鋁合金板連接處和鉚釘釘桿與復合材料連接處三處的影響，為了敘述方便，上述三個位置分別用圖3-1位置1、2、3 代替。圖4-1 鋁合金-復合材料鉚

26、接試樣不同位置觀察示意圖不同釘桿長度下，在位置1 處均出現(xiàn)明顯的剪切帶，剪切帶是一個變形高度集中的區(qū)域，這是由于變形過程中材料流動的不均勻性造成的。在鉚釘變形過程中，存在軸向流動和徑向流動，劇烈的材料流動將產(chǎn)生大量的熱量。由于電磁鉚接過程很快，在幾百微秒內完成鉚釘?shù)某尚?。在如此短的時間內，由于大變形產(chǎn)生的大量熱量來不及散出，將引起材料局部溫升，這一溫升又反過來加劇了該區(qū)域材料的塑性流動。當局部熱軟化效應超過應變硬化效應時，金屬變形出現(xiàn)失穩(wěn)，大部分塑性變形都集中在狹窄的區(qū)域內。變形中塑性功轉變成的熱量大部分滯留在這一區(qū)域，該塑性流動局域化區(qū)域即為絕熱剪切帶。在剪切帶內部晶粒被劇烈拉長，而在剪切帶

27、兩側晶粒變化不明顯。在位置2 處，鉚釘釘桿變形均勻，鉚釘與鋁合金板緊密連接，形成良好的干涉配合連接。在位置3 處，鉚釘與復合材料形成良好連接，對復合材料的擠壓程度小，不易損傷復合材料，未出現(xiàn)復合材料分層和開裂，能實現(xiàn)復合材料的無損傷鉚接。不同釘桿長度下，鉚釘釘桿均勻性均較好，隨著鉚釘釘桿長度增加，釘桿均勻性略有下降，但差別很小。在成形鉚釘釘頭處出現(xiàn)明顯的剪切帶; 在鉚釘釘桿與鋁合金板連接處，鉚釘與鋁合金板緊密連接;在鉚釘釘桿與復合材料連接處，鉚釘與復合材料形成良好連接，對復合材料的擠壓程度小。4.3 鉚模傾角對鉚接質量的影響鉚模角度對鉚釘鐓頭的主應力和主應變有明顯影響。隨著鉚模角度減小和鉚模深

28、度加大，鐓頭成形過程中的平均應變減小。在成形后期當鐓頭材料溢出鉚模時，就會形成卷邊，鐓頭材料的溢出是由于不斷增加的主應變導致了卷邊，而主應變的增加是由于附近剪切區(qū)中的剪應力的水平不斷增加而形成的。模角度越小鉚釘釘桿材料就越容易被擠入釘孔從而在鉚釘和孔壁之間形成更大的干涉提高接頭疲勞壽命。但在實際鉚接工程中當鉚模的角度小于15o時 鉚釘鐓頭不容易出模，因此鉚模的最小角度為15o。4.4 最佳干涉量的要求干涉量的大小，對于疲勞壽命有很大影響，干涉量過大或過小都不利。最佳的干涉量應達到以下幾點。a使應力的變化幅度減小到最小，同時減小平均應力；b干涉量產(chǎn)生的預應力，不會引起結構變形；c預應力小于產(chǎn)生應

29、力腐蝕的臨界值；d干涉量大于孔切削刀痕的深度。4 結論在國外該技術已應用于多種軍、民用飛行器的裝配生產(chǎn)，如空客A380、波音787 等23，國外有關工藝參數(shù)研究的報道很少。而國內研究起步較晚，要使該技術真正應用于生產(chǎn)，首先應開展鉚接工藝參數(shù)的探索。國內在電磁鉚接方面主要集中于設備及原理的研究，對電磁鉚接工藝參數(shù)只是定性的進行研究，沒有針對生產(chǎn)問題給出定量的參數(shù)。隨著國內航空業(yè)的發(fā)展，建立電磁鉚接工藝參數(shù)庫具有重要的意義。1 J.H. Deng, H.P. Yu, C.F. Li. Numerical and experimental investigation of electromagnet

30、ic riveting. Materials Science and Engineering A.2 P.B. Zieve. Low voltage electromagnetic riveter. Ph. D. Dissertation of University of Washington. 1986.3 J. Hartmann. Development of the handheld low voltage electromagnetic riveter. SAE Technical Paper Series 902048.4 J.Hartmann, P.B. Zieve. Rivet

31、Quality in Robotic Installation. FASTEC89, Arlington, October, 1989.5 DeVlieg, R. Lightweight Handheld EMR with Spring-Damper Handle J. SAE Aerofast Conference，2000.6 Basil P. Letheris. Method and Apparatus for Driving Interference-fit FastenersP. US Patent，No.39451097 Basil P. Letheris. Stres Wave

32、Generating CoilP. US Patent，No.40912608 Basil P. Letheris. Method and Apparatus for Working a HoleP.US Patent，No .41202989 P.B. Zieve, J.Hartmann. High Force Density Eddy Current Driven Actuator.IEEE Transactions on Magnetics. 1988.10 J.Hartmann, P.B. Zieve. Rivet Quality in Robotic Installation. SM

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