专业分享34:飞机装配连接技术(十):电磁铆接

发表于 讨论求助 2019-07-11 06:14:58

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电磁铆接技术就是基于塑性动力学—应力波理论,因此也被称为应力波铆接。电磁铆接的机理是以冲击大电流瞬间释放强大的电能,经过电磁转换,产生强大的磁场力,以应力波形式加载于铆钉,使其成形。

动力学试验结果表明,固体材料具有以下主要动力特性:

1、屈服极限有明显的提高。动力学试验中可观察到,许多金属材料在快速加载条件下,屈服极限有明显提高,而屈服的出现有明显的滞后。

2、瞬时应力随应变力提高而提高,在同一应变值下,动态应力要比静态应力高。

这两个特性称为应变率效应。固体材料对应变率的敏感性与材料的种类有关。

普通铆接(压铆或锤铆)时,应变率为10﹣²~10﹣¹/s量级,基本上仍属于准静态加载,惯性力可以忽略,铆钉塑性成形过程仍遵照静态力学—塑性力学理论。电磁铆接的应变率达到10²~10³/s量级,属于冲击加载,铆钉塑性成形过程遵照塑性动力学理论,磁场力产生的应力波在铆钉体内传播、反射,钉杆材料瞬时发生塑性变形,沿铆钉轴向均匀地变粗,填满钉孔并形成镦头。

电磁铆接可以应用于各种材料铆钉的铆接成形,可以实现比较理想的、均匀地干涉配合,形成长寿命、高可靠性的连接。电磁铆接可以有效地施铆钛合金、不锈钢之类的强度高、屈强比高、对应变率敏感的难成形材料铆钉,形成良好的连接。对于大直径铆钉或厚夹层结构,应用电磁铆接可以实现良好的干涉配合铆接。

除了针对难成形材料、大直径铆钉或厚夹层结构铆接的优越特性外,电磁铆接效率高,连续噪音低,能量利用率高,也是普通锤铆难以比拟的。

电磁铆接工作过程是由高压脉冲电源对铆接器线圈放电,在线圈中产生冲击大电流,并形成一个强脉冲磁场,进而在次级线圈中感应产生涡电流。涡流磁场与原脉冲磁场方向相反,两个磁场的相互作用产生强大的机械力,使应力波调节器的输入端获得一个高强度、历时短的应力波脉冲,此应力波脉冲最后输给铆钉使其成形。

铆接设备原理如图1所示。首先220V交流电经升压变压器F升压,经整流器D整流后对电容器C充电,将电能储存在电容器中。铆接时,开关K接通,电容器对铆枪线圈放电,电能转换为磁场能,线圈2感应发生反向磁场,使应力波调节器的输入端获得应力波。

图1 电磁铆接设备原理图

F—升压变压器;D—整流器;C—电容器;K—开关;H—缓冲器;C₁—铆枪线圈;C₂—次级线圈;T—应力波调节器;R—铆钉;S—试件;V—顶铁

应力波铆接的顶铁重量不必太重,理论上只需提供一个反射面。安装干涉螺栓时,螺栓端头无反射面,在应力波作用下,螺栓伸长并按泊松比直径变细,则可装入比螺栓直径小的孔内,形成干涉配合。用同样方法也可拆卸干涉螺栓而不擦伤孔壁。电磁铆接常用于难成形材料,大直径、厚夹层的铆钉连接结构。

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