Page 200 - 《应用声学》2023年第2期

388 2023 年 3 月

7.7 mm
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(c) ត͈ї͵ࡇࠪ (mm)
图 1 SPR 工艺以及铆钉、试验几何尺寸
Fig. 1 SPR process and the geometrical dimensions of rivets and specimen
采用线切割横向切开接头，并用二次元投影仪测量 下颜色清晰均匀的压痕；若不均匀，对焊接工具头进
接头质量评价参数：钉头高度、内锁值和残余底厚来 行微调处理，直至白纸上的压痕清晰均匀为止。
判定接头质量，通过反复试验得到最优铆接参数，并
进行批量铆接，制备接头 6061-2A12 接头 (SPR) 30
个，其中6个用于静拉伸性能测试，其余24个用于超 ཝଌф݀ តᰎԠ஝
声自冲铆(Ultrasonic self-piercing riveting, USPR) ଍҄᭧౜
复合连接测试。铆钉几何参数及试样几何尺寸如
图 1(b)和图1(c)所示。 ᨡᆜ

1.2 USPR 复合连接试验
USPR 复合连接试验是在上述 SPR 试件的铆
接区进行超声波金属焊接，试验采用广州新栋力公 (a) ᡔܦฉ᧛࡛ཝଌ᝺ܬ (b) USPRܭՌᤌଌ
司生产的超声波金属焊接设备 (NP-C-15-6800VA)，
图 2 USPR 试验
如图2所示。通过反复试验，获得USPR复合连接参
Fig. 2 Experiment of USPR
数：焊接换能器频率为 20 kHz，超声波发生器输出
功率在 2200 W，焊接电流在 22 A，振幅为 40%，时
1.3 静力学试验
间为 0.6 s。除这些参数之外，焊接质量还与保持时
间及保持压力有关，而由于焊接机为定型产品，保持 静力学试验在美国 MTS(CMT4304型) 微机控
压力和保持时间一定，未能进行调整。本组实验参 制电子万能试验机上进行。具体方法如下：在试件
数只是取多组重复实验中连接效果相对较好的结 两端分别加持尺寸为25 mm 的垫片，以减小试件受
果，并不代表焊接最优参数。在上述连接参数下制 力不对中附加扭矩导致的影响；考虑到静力学性能
备USPR复合接头6个。在进行超声焊接试验之前， 的稳定性和测试成本，故每组采用 6 个试件进行测
需要对焊接工具头进行最后的校核处理，方法是将 试，试验拉伸速率设定为5 mm/min。图3为静力学
一张复写纸夹于两张白纸中间，置于工作台上，通过 测试结果，选择学生氏 t 分布对试验数据进行验证，
气缸的作用使焊接工具头下压，观测白纸上是否留 剔除无效试样，即图3中虚线对应数据。