标准立项|《汽车异种材料铆接接头拉伸性能测试方法》

2026-03-04 11:41:06·  来源:中国汽车工程学会  
 

由中国汽车工程学会数字化与智能制造工作委员会提出,由东风汽车集团股份有限公司牵头研制的《汽车异种材料铆接接头拉伸性能测试方法》团体标准已按《中国汽车工程学会(CSAE)标准制修订管理办法》有关规定通过立项审查,现正式列入中国汽车工程学会标准研制计划,起草任务书编号为2026-009。

标准研制背景及意义


多材料混合轻量化车身已成为汽车产业未来的核心开发趋势,铝合金、镁合金、复合材料等轻量化材料在汽车车身中的应用比例正逐步提升,其规模化应用已成为行业发展的必然方向。然而,传统连接工艺(如电阻点焊)存在明显局限性,无法满足多材料车身的连接技术要求,而自冲铆接(SPR)、无铆钉铆接(Clinch)、流钻螺钉连接(FDS)等新型多材料连接技术,能够有效解决不同材质车身部件的连接难题,已逐步成为多材料轻量化车身的核心连接方案。

在多材料车身开发过程中,铆接接头的强度通常需与传统车身点焊接头强度进行对比验证,以确保新材料导入后,接头强度能够达到车身设计的既定强度标准,保障车身结构安全性。近年来,随着新型车型的迭代开发,SPR、Clinch、FDS等多材料连接方式的应用日益广泛,但在车型开发阶段,针对不同材料种类、厚度及强度参数进行连接方案设计时,行业内缺乏统一的拉伸试验试样尺寸规范与试验方法,导致不同铆接方式的接头强度、失效模式等关键性能参数无法进行科学、准确的对比分析,难以形成系统的性能评价体系。

因此,为提高多材料车身连接设计方案的制定效率,规范试验流程与评价标准,同时充实不同铆接方式接头的基础性能数据库,为车身连接设计提供可靠的数据支撑,亟需制定《汽车异种材料铆接接头拉伸性能测试方法》,填补当前多材料铆接试验领域的标准空白,推动多材料轻量化车身技术的规范化、规模化发展。

标准研制主要内容


《汽车异种材料铆接接头拉伸性能测试方法》规定了铆接接头拉伸试样的形状尺寸、明确了对单个铆点接头进行拉伸试验的要求、提供了单点铆接失效模式参考。本标准适用于以铸造材料或塑性成形(轧制、挤压等)材料为基材的单点铆接接头。主要内容如下:

1.明确标准适用范围与核心界定

标准确定了适用对象为汽车多材料铆接接头,涵盖自冲铆接(SPR)、流钻螺接(FDS)和无铆钉压接(Clinch)三种典型铆接形式;界定了铆接接头基材范围,包含铸造材料及轧制、挤压等塑性成形后的材料;明确标准核心规范内容为铆接接头拉伸试样的几何形状尺寸,以及单个铆点接头的拉伸试验要求。

2.规范核心术语与定义

为统一行业测试认知与评价口径,标准对拉伸性能测试中的两个核心指标进行明确定义,一是剪切拉伸强度(TSS),即铆点在平行于试样长度方向拉伸载荷作用下至失效的最大载荷;二是正向拉伸强度(CTS),即十字交叉构型铆接试样在垂直于铆接面方向的拉伸载荷作用下至失效的最大载荷。

3.制定试样设计与尺寸规范

本研究制定剪切/正向拉伸试样规范:剪切试样以铆接特征直径(钉腿/螺纹/铆模)为基准,量化搭接长度、试样宽度等参数,通过垫片确保同轴受力;正向试样限定十字结构关键尺寸(宽度、孔距等),允许夹持孔适配调整,但需控制断裂区域避开夹持部位。

4.建立标准化的拉伸试验方法

本标准明确拉伸试验统一规范:采用万能拉伸试验机,室温环境下以10mm/min恒定速率拉伸至铆点失效,同步记录力-位移数据以确保过程规范、可重复。试验记录分为两部分:a.试样基本信息(名称、铆接类型、基材堆叠顺序、材料牌号/厚度/供应商/表面处理);b.最大载荷值及失效模式(剪切/正向拉伸载荷峰值与对应失效形式),所有数据需表格化记录并存档,确保追溯性与对比性。

5.梳理典型失效模式与判定依据

本标准附录系统归类了三种铆接形式(自冲铆、无铆压接、流钻螺接)在剪切/正向拉伸下的典型失效模式。剪切拉伸中:自冲铆含铆钉拉出、钉头拉脱、材料/铆钉破坏;无铆压接以拉脱、颈缩断裂及混合失效为主;流钻螺钉接头重点记录螺钉松动或断裂。正向拉伸中:自冲铆集中于底层拉脱、钉头脱离或铆钉失效;无铆压接多现界面分离;流钻螺接则以螺纹滑丝、基材拉脱为特征失效形式,为试验失效判定提供标准化依据。

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标准项目已启动参编申报,诚邀行业内相关企业、研究机构和专家学者积极参与标准的制定工作,共同推动汽车零部件再制造领域的标准化进程。 

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