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影響鋼鋁連接質(zhì)量的因素包括材料本身的特性、模具尺寸、壓力等參數(shù)，因此探討鋼鋁無(wú)鉚釘連接過(guò)程中的板料放置位置、凸模沖壓速度、表面摩擦系數(shù)、模具尺寸等對(duì)鋼鋁無(wú)鉚釘連接點(diǎn)質(zhì)量的影響，對(duì)揭示鋼鋁無(wú)鉚釘連接的成形機(jī)理有重要作用。

于是，如何發(fā)現(xiàn)鋁鋁連接和鋼鋁連接過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷就成為研究的重點(diǎn)，破壞性試驗(yàn)是一種簡(jiǎn)單直接的方式，然而這種方式無(wú)法保留完整的接頭，同時(shí)也會(huì)造成一定程度的成本損失，而通過(guò)無(wú)損檢測(cè)評(píng)價(jià)接頭質(zhì)量，將成為建立缺陷診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的主要依據(jù)。

無(wú)鉚釘接頭的失效形式很多，包括正常失效和異常失效。

正常失效即為在成形過(guò)程中出現(xiàn)的失效形式，包括發(fā)生在凹槽位置、頸縮位置的斷裂以及沒(méi)有形成機(jī)械鎖。

無(wú)鉚釘接頭正常失效樣本

異常失效即為強(qiáng)度試驗(yàn)造成的接頭失效形式，一般是剪切強(qiáng)度試驗(yàn)、拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)和疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)。這些破壞性試驗(yàn)是一種最簡(jiǎn)單有效的衡量接頭質(zhì)量的定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即通過(guò)強(qiáng)度試驗(yàn)獲得接頭強(qiáng)度，并通過(guò)金相分析獲得接頭的幾何尺寸。

發(fā)生在頸縮位置的裂紋會(huì)直接影響接頭質(zhì)量，當(dāng)裂紋出現(xiàn)在凹槽處時(shí)，裂紋不會(huì)直接影響接頭質(zhì)量。

熱成像技術(shù)的檢測(cè)原理是：由于被測(cè)件中存在的缺陷會(huì)影響感應(yīng)電流的流動(dòng)和溫度分布，而造成溫度場(chǎng)的變化，熱像儀依靠感應(yīng)線(xiàn)圈等獲取被測(cè)件表面的溫度場(chǎng)，進(jìn)而對(duì)缺陷進(jìn)行判別。該方法主要檢測(cè)接頭底部的裂紋分布情況，然而其成本較高，很多問(wèn)題目前不能解決。

感應(yīng)熱成像顯示的無(wú)鉚釘接頭的不同斷裂形貌

上圖為感應(yīng)熱成像顯示的不同斷裂形貌，可見(jiàn)不同的底厚、不同的裂紋分布都可在圖像中呈現(xiàn)。在未來(lái)的研究中，不僅要獲得較準(zhǔn)確的表面裂紋形貌，而且要實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，建立計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)，開(kāi)發(fā)完善專(zhuān)家系統(tǒng)。

主動(dòng)熱成像系統(tǒng)主要包括熱加載裝置、紅外熱像儀、計(jì)算機(jī)成像系統(tǒng)和分析軟件等。無(wú)鉚釘接頭是一個(gè)大變形結(jié)構(gòu)，合格接頭在紅外檢測(cè)結(jié)果中是均勻的，而其他幾種失效模式(不對(duì)中、凹模失效、頸縮斷裂)所呈現(xiàn)的形貌也不均勻，不對(duì)中。

無(wú)鉚釘接頭的主動(dòng)熱成像圖

下圖為無(wú)鉚釘接頭的X射線(xiàn)照相結(jié)果，其檢測(cè)設(shè)備為Yxlon225射線(xiàn)機(jī)，電壓為80kV，被測(cè)物體距離為700mm，曝光時(shí)間為150s，使用沒(méi)有鉛屏的D3膠片。

無(wú)鉚釘接頭的X射線(xiàn)照相結(jié)果

雖然X射線(xiàn)方法檢測(cè)結(jié)果直觀，但是設(shè)備復(fù)雜龐大，適合在實(shí)驗(yàn)室操作，而且檢測(cè)時(shí)需要采取安全防護(hù)措施。

目視檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)單直觀，具有較低的材料成本，能夠檢測(cè)所有表面裂紋，能快速獲得檢測(cè)結(jié)果，也便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。雖然人類(lèi)的視覺(jué)和思路有誤差，但是可以通過(guò)建立計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)，從數(shù)據(jù)的角度來(lái)獲取裂紋的特征。

無(wú)鉚釘接頭凹槽位置斷口形貌的目視檢測(cè)結(jié)果

目測(cè)方法不僅能夠觀測(cè)到接頭表面的宏觀裂紋，而且能夠通過(guò)軟件及時(shí)處理裂紋的密度變化。從表面上看，接頭凹槽位置的裂紋是均勻分布的，并且隨著底厚的減小，裂紋逐漸加寬，直到達(dá)到某值時(shí)，斷裂的表面積不再增加，甚至是逐漸縮小。

宏觀裂紋尺寸密度

由于拍攝的差異，宏觀觀測(cè)結(jié)果難免出現(xiàn)誤差，為此在研究中，可以通過(guò)顏色滲透的方式來(lái)提高成像性能。

通過(guò)微觀斷面進(jìn)行分析，考核微觀裂紋尺寸密度的變化情況。下圖為微觀裂紋尺寸密度的變化情況。隨著底厚的變化，裂紋尺寸密度的變化并不是單調(diào)增加或減小；當(dāng)?shù)缀襁_(dá)到某一值時(shí)，裂紋不再增加，反而有下降的趨勢(shì)。

無(wú)鉚釘接頭宏觀裂紋尺寸密度變化

目測(cè)方法可以觀測(cè)到接頭底部的宏觀裂紋，與滲透無(wú)損檢測(cè)技術(shù)結(jié)合使用可以使成像更加清晰，便于判斷在成形連接過(guò)程中的表面裂紋形貌。

這種檢測(cè)技術(shù)是最經(jīng)濟(jì)適用的判斷接頭質(zhì)量的方法，對(duì)操作者和設(shè)備的要求少，能夠滿(mǎn)足對(duì)無(wú)鉚釘連接接頭質(zhì)量的定性判斷。

結(jié)語(yǔ)