В условиях тенденции развития легкого веса автомобилей, алюминиевые части стали широко использоваться.использование алюминиевого сплава для этих частей может уменьшить вес шасси, обеспечивая при этом прочность и жесткость, тем самым повышая работоспособность и стабильность транспортного средства.применение алюминиевого сплава может уменьшить вес двигателя, что помогает улучшить мощность двигателя.Разработка легковых транспортных средств полезна для улучшения экономии топлива традиционных бензиновых транспортных средств и дальности движения электромобилей.

01

Различия между стальными и алюминиевыми деталями

1.1 Продолжительность действия

Для обеспечения того, чтобы нитевые соединения не скользили,Разница в длине замыкания натяжных соединений между стальными и алюминиевыми частями в основном обусловлена различными характеристиками материалов..

Прочность и твердость стали обычно выше, чем у алюминия.длина замыкания, необходимая для натяжной связи стальных деталей, относительно короткаНапример, при умеренных условиях нагрузки стальной ните может понадобиться только длина натяжения в 0,7 - 1,5 раза больше диаметра ниты, чтобы обеспечить прочность соединения.

Однако прочность алюминия относительно низкая. Чтобы достичь той же прочности и надежности соединения, его натянутые соединения часто требуют более длинной длины замыкания,который может быть 2 - 3 раза больше диаметра нити.

Кроме того, алюминий обладает относительно большим коэффициентом теплового расширения.может быть нарушена стабильность натяжных соединений алюминиевых деталейЧтобы восполнить этот недостаток, длина замыкания обычно увеличивается, чтобы повысить стабильность и надежность соединения.вероятность деформации и износа нитей в процессе нитевого соединенияЧтобы уменьшить влияние таких ситуаций на производительность соединения, также необходимо увеличить длину замыкания натяжных соединений алюминиевых деталей.

Подробные требования к минимальной длине замыкания алюминиевых и стальных деталей приведены в следующей таблице.

1.2 Сопротивляемость на сжатие
Для обеспечения надежности болтовых соединений и предотвращения измельчения соединенных поверхностей необходимо проверять давление поверхности как в состоянии сборки, так и в рабочем состоянии,требующее, чтобы поверхностное давление на соединении не превышало конечное сжатие соединенных частейВ противном случае произойдет повреждение соединенных частей и ослабление предварительной затягивающей силы, что приведет к отказу натяжного соединения.

В целом, прочность нажатия цепных соединений стальных деталей обычно значительно выше, чем у алюминиевых деталей.

В качестве примеров можно привести обычную углеродистую конструкционную сталь (например, сталь 45) и алюминиевый сплав (например, 6061 сплав алюминия).при условии прокатных соединений с одинаковыми спецификациями и размерами: прочность нажатия цепных соединений деталей из стали 45 может достигать более 800 МПа, а в некоторых случаях даже превышать 1000 МПа при оптимизированной обработке и высококачественном производстве.Прочность на сжатие цепных соединений из алюминиевого сплава 6061 обычно составляет от 250 до 350 МПа.

Основная причина этой разницы заключается в том, что прочность и твердость стали, как правило, выше, чем у алюминиевых сплавов.Кристаллическая структура и химический состав стали позволяют ей лучше противостоять деформации и повреждениям под давлением.

1.3 Процесс затягивания с использованием метода угла крутящего момента

Модуль эластичности стали обычно составляет от 200 до 210 ГПа, а алюминия - примерно от 70 до 80 ГПа.

Модуль эластичности - это показатель жесткости материала, представляющий способность материала вернуться в первоначальное состояние после воздействия силы.Модуль эластичности стали обычно составляет от 190 до 210 ГПаИз-за более низкого модуля эластичности алюминия, под действием той же силы, алюминиевый стержень будет относительно более подвержен деформации.

При затягивании болтов, поскольку алюминий с большей вероятностью деформируется, то есть при затягивании под тем же углом,увеличение крутящего момента и осевой силы на алюминиевых деталях будет меньше, чем на стальных деталяхПоэтому, чтобы достичь того же значения осевой силы, для алюминиевых деталей потребуется больший угол вращения.значение осевой силы, которое может быть достигнуто путем затягивания стальной части на 60 Nm + 90°, необходимо достичь путем затягивания алюминиевой части на 60 Nm + 120°Следовательно, процесс затягивания, применяемый к стальным деталям, не обязательно может быть непосредственно применим к алюминиевым деталям.и необходимо определить подходящий процесс затягивания путем экспериментальных испытаний..

1.4 Аксиальная нагрузка на болт

Когда соединительная пара несет осевую нагрузку FA, осевая нагрузка распадается на болт и соединенную часть.Специфические значения распределения приведены в следующих формулах расчета:Формула 1 представляет собой компонент осевой нагрузки на болт, а Формула 2 представляет собой компонент осевой нагрузки на соединенную часть.

Среди них:

F_А.:Внешняя осевая нагрузка.

F_ЮАРКомпонент осевой нагрузки на болт.

F_ПА:Компонент осевой нагрузки на подключенную часть.

δ_П:Соответствие подключенной части.

δ_SСоответствие болту.

1.5 Дополнительное напряжение при высоких температурах

Для применения натяжных соединений в высокотемпературных местах соединения различные коэффициенты теплового расширения болтов и соединенных частей могут привести к дополнительному напряжению,увеличение или уменьшение осевой силы резьбового соединения.

Когда стальной болт и стальная соединенная часть соединяются, поскольку коэффициенты теплового расширения материалов в основном одинаковы, не будет никакого дополнительного напряжения.

Когда стальной болт и алюминиевая соединенная часть соединяются, коэффициенты теплового расширения стали и алюминия различаются.Коэффициент теплового расширения алюминия составляет приблизительно 23.6×10−6/°C, в то время как сталь составляет примерно 12×10−6/°C. По мере изменения температуры их объем будет изменяться в разной степени.Больший коэффициент теплового расширения алюминия означает, что при повышении температуры, он будет расширяться больше, чем сталь; и когда температура падает, алюминий также будет сокращаться больше, чем сталь.Эта разница в коэффициенте теплового расширения может привести к дополнительному напряжению в натяжной паре соединенияКогда температура повышается, дополнительное напряжение, связанное с сборкой, увеличивается; когда температура падает, дополнительное напряжение, связанное с сборкой, уменьшается.