浅谈铆接疲劳裂纹产生机理的研究 |
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曲作用,如图2(b)所示。在有的时候,比如自冲铆接和粘接复合连接时,或材料缺陷情况下,疲劳萌生和扩展还可能发生在板料的其他部位,如图2(c)所示。 2自冲铆接微裂纹的产生 铆钉可用钢材或硬铝等制作,一般经热处理来适当提高其韧、硬度,这主要取决于被铆接材料特性如强度、硬度、厚度等。被铆接的材料常有钢板、铝板或铝合金、塑料、铜或铜合金、高分子材料及复合材料等,一般其硬度不能太高,否则铆钉将难刺穿上板料,若采用更高硬度的铆钉,但这样铆钉在刺入板料和张开时易开裂,且增大了刺入力。 由于铆钉刺进板料时,板料内部强度、硬度、结构、相分布、原子结合力不均,晶粒、晶界性状不一等原因导致板料的铆钉孔孔壁有毛刺、微裂纹,这些将是导致自冲铆接失效的重要扩展源。 下面阐述裂纹不在铆接孔中产生的情况。金属中常见的有面心立方晶格、体心立方晶格、密排六方晶格等多种结构,它们具有多种滑移系和滑移方向,晶体是各向异性的。在其受力时可沿着受载最大或最弱的、抗力最小的晶面和晶向滑移,在每一次滑移时晶面和晶向都有可能不同,这样就有可能导致产生侵入沟、挤出脊、晶格畸变或位错堆积等缺陷(见图3),导致出现微裂纹。 (a) (b) 图3金属表面“挤出脊”和“侵入沟” 由于材料在成形时温度高低不是很均匀、化学成分也不可能非常均匀(如钢中的碳元素)、表面和内部散热不均、化学成分偏析或偏聚也不均匀等原因,可能导致多种晶体结构同时存在,不过可能有一种或几种结构为主,况且材料一般都是含有多种元素,则原子间作用力或键的作用力将不同,其对内、外界环境和作用载荷改变而应力的变化也不同,这也将导致最薄弱处出现微裂纹;每种结构、成分的机械性能(如硬脆度、强度等)和形状、结构就不同,受载时材料内部的微观部分的受力肯定不一样(如应力集中等);那么由以上各原因,经过反复不断的受载则位错或微裂纹将在最薄弱处发生。 一般金属材料都是多晶体构成的,如果结晶时温度不太均匀、散热不均匀、冷却不均匀或其他添加元素、杂质干扰等情况,金属内可能出现两种或多种晶格,微观受载不均就位错增加而出现微裂纹。每种晶格分别存在一个个小晶体内,这样一些小晶体常排列方向各异,各小晶体间以不规则的、畸变的结构连接,形成晶界或亚晶界,晶界或亚晶界强度和硬度较高[17],但其方向上一页 [1] [2] [3] [4] [5] 下一页 |
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