Новости

May 03, 2023

Клепка внахлестку под давлением

Клепка с самопрокалыванием и клепка с напуском под давлением. Клепка с самопрокалыванием (справа)

Клепка с самопрокалыванием и клепка с напуском под давлением

Самопрокалывающая клепка (справа) — это процесс холодного соединения двух и более листов материала. Во время сборки заклепка с контролируемой силой вбивается в стопку материала, пробивая верхний слой или слои. Заклепка радиально расширяется в нижний слой или лист под воздействием матрицы, образуя прочное механическое замковое соединение. Заклепка не пробивает последний материал.

Клепка внахлестку (слева) аналогична, но принцип ее соединения основан на пластичности и трении без разрушения и образования поверхностей. Процесс включает в себя две последовательные операции. Сначала в нижнем листе вытачивается кольцевое отверстие типа «ласточкин хвост». Затем полутрубчатую заклепку продавливают через верхний лист в отверстие нижнего листа.

Иллюстрация предоставлена ​​Лиссабонским университетом.

Исследователи обнаружили, что отверстия «ласточкин хвост» в алюминиевых листах ведут себя как полости штампа, в которые втекает хвостовик заклепки. Заклепка полностью заполнила отверстия с углами наклона 15 и 30 градусов, но в отверстиях с углом наклона 45 градусов были видны незаполненные карманы материала. Хотя подрез больше при угле наклона 45 градусов, незаполненные карманы оправдывают выбор меньших углов наклона, например 30 градусов. Меньшие углы также выгодны, поскольку для установки заклепки требуется меньшее усилие.

Иллюстрация предоставлена ​​Лиссабонским университетом.

Электрические испытания показали, что заклепочные соединения создают меньшее электрическое сопротивление, чем аналогичные соединения, закрепленные гайкой и болтом.

Иллюстрация предоставлена ​​Лиссабонским университетом.

Для процесса клепки внахлестку под давлением исследователи изобрели новый режущий инструмент. Он состоит из двух наклонных фрез, управляемых пружинами, которые постепенно открываются, углубляя отверстия «ласточкин хвост» при движении верхнего стола вниз. Инструмент можно легко прикрепить к сверлильному или фрезерному станку.

Иллюстрация предоставлена ​​Лиссабонским университетом.

Шины являются важным компонентом электромобилей. Эта металлическая полоса или стержень эффективно распределяет электроэнергию от аккумуляторных батарей высокой энергии к электродвигателям и другим устройствам. Обычно неизолированные шины должны иметь достаточную жесткость, чтобы их можно было поддерживать в воздухе изолированными опорами. Это помогает охладить проводники и позволяет инженерам подключаться к ним в различных точках, не создавая нового соединения.

Шины обычно изготавливаются путем штамповки медных листов. Однако, поскольку алюминий легче и дешевле меди, инженеры хотели бы использовать этот металл для изготовления шин. Единственная проблема с этой идеей заключается в том, что алюминий имеет меньшую токопроводящую способность и более высокий импеданс, чем медь, из-за его большего удельного электрического сопротивления.

Чтобы получить лучшее от обоих миров, инженеры разрабатывают сборки шин, в которых используются оба металла. Эти гибридные шины сочетают в себе превосходную электропроводность меди с низкой плотностью и стоимостью алюминия.

Конечно, создание гибридной шины ставит задачу: как легко и эффективно соединить два материала, не вызывая сбоев в электроснабжении. Существующие варианты состоят почти исключительно из резьбового крепления и сварочных технологий.

Резьбовые крепления являются наиболее распространенной технологией благодаря высокой надежности и простоте сборки и демонтажа. Однако крепежные детали могут создавать неравномерное контактное давление, что может искажать поток тока. Механическая и термическая нагрузка может ослабить резьбовые соединения, что приведет к сбоям в работе электрооборудования. Кроме того, щиты и ограждения шинопроводов оставляют ограниченное пространство для резьбовых креплений.

Основными технологиями сварки меди и алюминия являются лазерная сварка и точечная сварка трением с перемешиванием. Однако эффективность сварки ограничена различными химическими, механическими и термическими свойствами двух материалов, а также образованием твердых и хрупких интерметаллических соединений.