Niskocykliczne charakterystyki zmęczeniowe połączeń klinczowych

• Autorzy: Balawender T.

Identyfikatory

DOI

10.15 199/67.2015.12.4

Warianty tytułu

EN

Low cyclic fatigue characteristics of clinch joints

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wytrzymałościowych (statycznych i zmęczeniowych) połączeń klinczowych i klinczowo- klejowych. W badaniach zmęczeniowych stosowano cykliczne obciążenie rozciągające o przebiegu odzerowo-tętniącym. Maksymalna siła ustalana była na różnym poziomie w zależności od maksymalnej siły przenoszonej przez złącze klinczowe wyznaczonej w próbie statycznej. W badaniach stosowano trzy rodzaje materiałów: stal DC4, stopy aluminium 2024 i 7475. Dla stopu aluminium 7475 przeprowadzono badania na złączach klinczowych i klinczowo-klejowych. Uzyskane wyniki wskazują na efekt wzmocnienia złącza klinczowego poddanego niskocyklicznemu obciążaniu siłami powodującymi uplastycznienie obszaru złącza. Inny jest charakter niszczenia połączenia przy obciążeniach statycznych i obciążeniach cyklicznych. Stwierdzono, że w złączach hybrydowych klinczowo-klejowych za niskocykliczną nośność złącza odpowiada złącze klejowe.

EN

Clinching is a sheet metal joining method, which involves the deformation of the material being joined to form a mechanical interlock, without use any additional joining elements. This is an alternative joining method to traditional methods involving screws, rivets or welding. Clinching is applied in automobile industry (particularly in certain parts of the vehicle body) and in furniture and computer industries, in different kind household appliances as well as in ventilation and air conditioning systems. However, a prospective application of this technology in aerospace requires more attention. Although the static strength of clinched joints is lower than that of other joints (e.g., pressure welded joints), the fatigue strength is comparable. During cyclic loading within the elastic regime, stress and strain are directly related through the elastic modulus. However, for cyclic loading that produces plastic strains, the responses are more complex and form a hysteresis loop. Since plastic deformation is not reversible, the stress-strain response during cycling loading can be diversified, largely depending on the mechanical properties of tested material. The material can either undergo cyclic strain hardening, cyclic strain softening, or remain stable. The present work focuses on a study of the mechanical behavior of clinched joints in terms of static and fatigue strength tests. All indentations were manufactured using the same tools; the outer diameter of the joint convexity was equal 10 mm. Material of joined sheets was low carbon steel grade DC4, aluminum alloys 2024 and 7475 and the sheet’s thickness was 1 mm. The overlap specimens with one point clinched joint were tensile – shear loaded in low cycle fatigue test. Specimens were subjected to tensile tests and fatigue tests, using an universal testing machine Zwick-Roell with maximum nominal load equal to 100 kN. The tests showed that clinched joints of tested materials undergo strain hardening law when cyclic loading. There is a difference in failure mode of clinched joint observed in static tensile test (the joint opens as a press-stud fastener) and cyclic tensile test (the joint failures by cracks in the joint neck). It was concluded that the low-cyclic fatigue strength of hybrid clinch-adhesive joint is due to the adhesive joint strength.

Słowa kluczowe

PL

klinczowanie; łączenie blach; wytrzymałość zmęczeniowa

EN

clinching; sheet metal joining; fatigue strength

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 60, nr 12
• Strony: 669--674
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Balawender T.

• Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Rzeszów

Bibliografia

• 1. Varis J., Lepisto J.: Thin Walled Struct 2003, vol. 41, pp. 691÷709.
• 2. He X.: Int J Adv Manuf Technol 2010, vol. 48, pp. 607÷612.
• 3. Carboni M., Beretta S., Monno M.: ENG FRACT MECH 2006, vol. 73, pp. 178÷190.
• 4. Kocańda S.: Zmęczeniowe pękanie metali. Wydaw. Naukowo- Techniczne, Warszawa 1985.
• 5. Editor: Campbell F. C.: Elements of Metallurgy and Engineering Alloys, 2008 ASM International.