اثر هندسه قالب در استحکام اتصال ورق‌های ‌آلومینیوم 3105 متصل شده با فرایند کلینچینگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

3 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

مقاله حاضر اثر هندسه قالب در فرآیند کلینچینگ را بر استحکام اتصالات ایجاد شده را بررسی کرده است. ورق‏هایی از جنس آلومینیوم Al3105 با قالب‏هایی با هندسه مختلف به هم متصل شده‏اند. پس از تعیین محدوده نیروی مناسب برای ایجاد اتصال(25 تا 32 کیلونیوتن) ، اثر هندسه قالب بر استحکام اتصال با آزمونهای برش و جدایش بررسی شده‏ است. نتایج نشان می‏دهد که هندسه قالب و عمق نفوذ سنبه عوامل اصلی در تعیین میزان قفل مکانیکی و ضخامت گلویی هستند. در محدوده‏ای که اتصال مکانیکی مناسبی بین دو ورق ایجاد می شود، هندسه قالب اثر قابل توجهی بر روی استحکام و هندسه اتصال دارد، اما تاثیر نیروی کلینچ ناچیز است. قطر سنبههای مورد بررسی 4، 5/4 و 5 میلیمتر بوده است که قطر سنبه 5 میلی‏متر مقدار بهینه‏ می‏باشد. در قطرهای بالاتر از مقدار بهینه، به دلیل کاهش اختلاف قطرهای سنبه و ماتریس، ضخامت گلویی ورق بالایی کاهش یافته و منجر به ایجاد پارگی در اتصال می‏شود. از سوی دیگر در قطر سنبه کمتر از مقدار بهینه، به علت لقی بالا، خروج ماده از منطقه کف سنبه راحت‌تر بوده، در نتیجه مقدار قفل مکانیکی و استحکام اتصال کمتر می‌شود. با وجود تاثیر ناچیز نیروی کلینچ بر روی استحکام اتصال، اثر آن بر روی ظرفیت جذب انرژی اتصال قابل ملاحظه است، به گونه ای که در یک نیروی کلینچ بهینه، ظرفیت جذب انرژی اتصال حداکثر خواهد بود. بالاترین استحکام اتصال توسط سنبه 5 میلیمتری و با اعمال نیروی کلینچ 30 کیلونیوتنی بدست آمد که استحکام برشی آن 1355 نیوتن بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of the die geometry on the joint strength of Al 3105 aluminum sheets joined by the clinching process

نویسندگان [English]

  • MohammadHosein Mirzaei 1
  • Ali Fazli 2
  • Parviz Asadi 3
  • Mahdi Soltanpour 3
1 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده [English]

In this paper, the effect of the die geometry on the joint strength of the clinching process is investigated. The AA3105 aluminum sheets are joined using different die geometries. After determining the suitable range of the joining load (25-32kN), the effect of the die geometry on the joint strength is considered, using shear and peel tests. The results indicate that the die geometry and punch penetration depth are the most important parameters affecting the joint mechanical interlock and neck thickness. In the range of proper mechanical joint, the die geometry has a great effect on the strength and geometry of the joint, while the effect of clinching load is negligible. The investigated punch diameters were 4, 4.5, and 5mm, where the optimum punch diameter was 5 mm. At the diameters higher than the optimum value, due to the low clearance between the punch and die, the neck thickness is reduced, leading to the joint failure. However, at the diameters lower than the optimum value, due to the higher clearance, the material flows easily from the bottom side, leading to a weakness in the mechanical interlock and joint strength. Although a negligible effect of clinching force on the joint strength, its effect on the joint energy absorption capacity is meaningful. As the joint energy absorption capacity will be the highest at an optimum clinching load. The highest joint strength was achieved at the punch diameter and clinching force of 5mm and 30kN, which resulted in the joint shear strength of 1355N.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Joint geometry
  • Increase strength
  • Al3105 aluminum
  • Clinching