SPCC钢材料与5052铝合金与在长期运转过程中的性能对比分析

赵东升

摘要：本文通过选定某材料用SPCC钢以及5052铝合金两种材料作为实验材料进行压印接头的拉伸试验，观察试样在颈状部位被撕裂，说明压印接头的拉伸强度主要与上板颈部强度有关。在进行疲劳试验的测试时，在盲孔边缘有宏观裂纹出现，互锁部分有剥离，指出车身次承载结构可以采用压印连接。为了更好的控制成本，要合理选择材料。

关键词：SPCC钢，5052铝合金，拉伸，疲劳

Comparative analysis of performance between SPCC steel material and 5052 aluminum alloy during long-term operation

Zhao Dongsheng

Hebei Jinxi Iron and Steel Group Heavy Industry Technology Co.， Ltd.， Tangshan， Hebei 063000， China

Abstract： In this paper， the tensile test of the embossed joint was carried out by using SPCC steel and 5052 aluminum alloy as the experimental materials. The tensile strength of the embossed joint was mainly observed. It is related to the strength of the upper neck. In the test of the fatigue test， macro cracks appeared at the edge of the blind hole， and the interlocking portion was peeled off， indicating that the secondary load-bearing structure of the vehicle body can be embossed. In order to better control costs， it is necessary to choose materials reasonably.

Key words： SPCC steel， 5052 aluminum alloy， tensile， fatigue

0引言

SPCC钢表示一般用冷轧碳素钢薄板以及钢带，是一种特殊要求的钢材，5052铝合金表面不允许有裂纹、腐蚀、硝盐痕迹等^[1]，对表面平整度也有很高的要求。二者具有很强的拉伸性能，为了对二者的拉伸性能，疲劳性能进行对比，本文设定了一系列的实验^[2]。最后指出拉伸断裂常在颈状部位发生，疲劳失效发生在盲孔边缘，并沿着垂直方向扩展，断裂发生在接头部位^[3]。为了在保证性能的情况下尽可能地降低成本，必须选择便宜的材料，避免使用贵重材料^[4]。

1实验步骤

1.1制备试样

如图1所示，在压印连接设备上分别对5052铝铝合金以及SPCC钢薄板压印连接，量材料的有关参数如表1所示。选SR5210作为上模，SR60310作为下模来制备SPCC钢压印接头，上下两板料尺寸相同，都是110毫米×20毫米×1毫米，并有20毫米长的搭接部分。选择SR5010作为上模，SR60314作为下模进行铝合金压印接头实验，上下板料尺寸为110毫米×20毫米×2毫米，也是具有20毫米长的搭接部分。工作压力为0.6兆帕，连接拉力是50千牛。每一种材料都要有12个试样，制备时使钢压印接头底厚是0.65毫米，铝合金压印接头底厚是1.4毫米。

1.2试验方法

从每一组压印连接接头试样中跳出一半作拉剪试验，进而实际疲劳试验的载荷分级。对疲劳试验机进行静载拉剪试验，拉伸速度是每分钟5毫米。汽车行驶的时候有20赫兹的压印接头振动频率。正弦波载荷以及载荷比恒定时，用70%、75%、80%、85%、90%、95%这6中不同的载荷水平用疲勞试验机进行疲劳试验，实验的断裂循环次数为N。当位移变化量相对稳定循环周次时为350%时，试样失效。

2结果及分析

2.1拉剪性能

在拉伸时拉伸力逐渐变大时SPCC钢压印接头试样于上板颈状部位被撕裂，具体如图2所示。通过分析图3可知，5052铝合金拉伸时的位移载荷曲线相对来说是集中分布，由此可见，这些载荷数据误差较小。并且在开始拉伸的时候，为平稳的受理阶段，没有明显的屈服。而一段平稳后，曲线下降的很快，出现屈服，最后引起断裂。

如图4所示，上板颈被拉断是6个铝合金压印接头试样的失效形式。最大剪应力位于上下板结合的颈部位置。

钢位移载荷曲线如图5所示。刚开始的直线是弹性变形阶段，有不明显的塑性变形阶段。屈服以后铝合金有一平缓阶段，钢没有。钢在到达最大载荷时骤降，最后发生断裂。上板颈拉断是钢压印接头拉剪试验的失效形式，并且下板有接头互锁部分的脱离，剪切失效以及剥离失效是压印接头的失效形式。

2. 2疲劳性

疲劳试验时，SPCC钢压印接头在轴向的交变载荷下循环一定次数以后，有宏观裂纹在接头的盲孔边缘出现，并向与载荷垂直的方向扩展，具体如图6所示。在钢板接头处发生了断裂，不仅互锁部分有剥离，而且颈部被撕断，有不规则毛边形成，具体如图7所示。

3结论

从上下板接触挤压的颈部发生断裂是5052铝合金压印接头在静载时的破坏形式。压印接头在处于疲劳状态时在盲孔边缘有宏观裂纹出现，并进一步扩大，直至断裂。车身次承载结构用压印连接可行。为了控制成本，要求在满足性能的前提下，尽量选用便宜的材料。

参考文献：

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