Czy wiesz...

Spadek sprawności całkowitej samochodu elektrycznego

Czy samochód elektryczny jest ekologiczny?

test interpolacji kołowej tokarki

Jak diagnozować przyczyny błędów obróbki CNC detali? cz. 1

Pękanie Elementów Form Wtryskowych

Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

Fragment Arkusza Kalkulacyjnego Do Sprawdzania Wyników Egzaminu Spawacza Wg ISO9606

Czy ładna spoina jest zawsze dobra?

Czytaj także:

Kształtowanie Połączeń Klejonych
Technologie

Kształtowanie połączeń klejonych

­ [Marek Bernaciak]
odległość pomiędzy przewodem paliwowym a opaską zaciskową
Projektowanie

Packaging, czyli jak to wszystko pomieścić

­ Piotr Cabaj
Połączenie Skurczowe
Technologie

Niedoceniane połączenie skurczowe

­ Jerzy Mydlarz
gięcie blachy
Projektowanie

Blaszane origami. Metodyka projektowania konstrukcji blachowych

­ Paweł Bancarzewski
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Silnik Daihatsu Na Wodór i Amoniak

    Silnik samochodowy na amoniak i wodór

    Liniowy Silnik Elektryczny w Formie Włókna

    Liniowy silnik elektryczny w formie włókna

    Wytwarzanie Przyrostowe Wtryskiwaczy Turbin Gazowych

    Wytwarzanie przyrostowe wtryskiwaczy turbin gazowych

    Schemat procesu odzyskiwania krzemu ze zużytych ogniw fotowoltaicznych na potrzeby produkcji azotku krzemu

    Ceramika techniczna z recyklingu paneli fotowoltaicznych

    Etykiety RFID UHF Brady

    Nowa, bezodpadowa drukarka etykiet RFID

    Budowa gąbki zainspirowała rozwój biomimetycznych metamateriałów konstrukcyjnych

    Biomimetyczny metamateriał inspirowany budową morskiej gąbki

    Nowy Mechanizm Rekrystalizacji PIX

    PIX – nowy mechanizm rekrystalizacji

    Demonstrator technologii redukcji emisji cząstek stałych z opon i hamulców

    Demonstrator technologii redukcji emisji cząstek stałych z opon i hamulców

    Kryształy fononiczne jako tłumiki drgań

    Fononiczny tłumik drgań

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Pierścienie osadcze o przekroju zwężanym Circlip

    Pierścienie osadcze – CIRCLIPS vs SNAP RINGS – zrozumieć różnice

    Rozkład sił generowanych przez jednostki silnikowe podczas ruchu po torze w ramach systemu BPS

    Analiza techniczna bezśmigłowego napędu BPS

    Wartości odczytu siły względem przemieszczenia górnej ścianki próbki

    Kalibracja nieliniowych modeli materiałowych z wykorzystaniem programów open source

    Sproszkowany surowiec AM WC701 – węglik wolframu-kobaltu na potrzeby wytwarzania przyrostowego

    Węgliki spiekane, metalurgia proszków

    Uniwersalne Oprzyrządowanie Przedmiotowe w Spawalnictwie

    Uniwersalne oprzyrządowanie przedmiotowe w spawalnictwie

    Powlekanie wału głowicą cold spray zamontowaną na ramieniu robota przemysłowego

    Nie tylko metal: potencjał naprawy uszkodzeń i fabrykacji części zamiennych metodą cold spray

    Przykładowy Specjalny Frez Trzyostrzowy Wyposażony w Wymienne Płytki z Węglików Spiekanych

    Wybrane aspekty produktywnego skrawaniana wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 10

    System Kontroli Technicznej w Zakładzie Produkcyjnym

    Organizacja produkcji; cz. 5

    Przemysłowa Drukarka Etykiet BradyPrinter I4311

    BradyPrinter i4311: Przemysłowy druk etykiet bez przewodów

    Zagnieżdżona Sprężyna Falista O Trzech Zwojach W Przykładowym Zastosowaniu

    Napięcie wstępne łożyska z użyciem sprężyn

    Symulacje numeryczne wpływu wewnętrznych zwarć łukowych na rozdzielnice średniego napięcia

    Symulacje numeryczne wpływu wewnętrznych zwarć łukowych na rozdzielnice SN

    Zautomatyzowana linia do galwanizacji komponentów aluminiowych w produkcji seryjnej

    Obróbka powierzchniowa aluminium

    software do obliczeń akustycznych

    O wyborze i testowaniu solvera MES

    Helikopter Marsjański Ingenuity

    Helikoptery na Marsie

    Przykład przedmiotu obrabianego posiadającego na ukośnej powierzchni kieszeń prostokątną

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 9

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2026
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Silnik Daihatsu Na Wodór i Amoniak

    Silnik samochodowy na amoniak i wodór

    Liniowy Silnik Elektryczny w Formie Włókna

    Liniowy silnik elektryczny w formie włókna

    Wytwarzanie Przyrostowe Wtryskiwaczy Turbin Gazowych

    Wytwarzanie przyrostowe wtryskiwaczy turbin gazowych

    Schemat procesu odzyskiwania krzemu ze zużytych ogniw fotowoltaicznych na potrzeby produkcji azotku krzemu

    Ceramika techniczna z recyklingu paneli fotowoltaicznych

    Etykiety RFID UHF Brady

    Nowa, bezodpadowa drukarka etykiet RFID

    Budowa gąbki zainspirowała rozwój biomimetycznych metamateriałów konstrukcyjnych

    Biomimetyczny metamateriał inspirowany budową morskiej gąbki

    Nowy Mechanizm Rekrystalizacji PIX

    PIX – nowy mechanizm rekrystalizacji

    Demonstrator technologii redukcji emisji cząstek stałych z opon i hamulców

    Demonstrator technologii redukcji emisji cząstek stałych z opon i hamulców

    Kryształy fononiczne jako tłumiki drgań

    Fononiczny tłumik drgań

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Pierścienie osadcze o przekroju zwężanym Circlip

    Pierścienie osadcze – CIRCLIPS vs SNAP RINGS – zrozumieć różnice

    Rozkład sił generowanych przez jednostki silnikowe podczas ruchu po torze w ramach systemu BPS

    Analiza techniczna bezśmigłowego napędu BPS

    Wartości odczytu siły względem przemieszczenia górnej ścianki próbki

    Kalibracja nieliniowych modeli materiałowych z wykorzystaniem programów open source

    Sproszkowany surowiec AM WC701 – węglik wolframu-kobaltu na potrzeby wytwarzania przyrostowego

    Węgliki spiekane, metalurgia proszków

    Uniwersalne Oprzyrządowanie Przedmiotowe w Spawalnictwie

    Uniwersalne oprzyrządowanie przedmiotowe w spawalnictwie

    Powlekanie wału głowicą cold spray zamontowaną na ramieniu robota przemysłowego

    Nie tylko metal: potencjał naprawy uszkodzeń i fabrykacji części zamiennych metodą cold spray

    Przykładowy Specjalny Frez Trzyostrzowy Wyposażony w Wymienne Płytki z Węglików Spiekanych

    Wybrane aspekty produktywnego skrawaniana wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 10

    System Kontroli Technicznej w Zakładzie Produkcyjnym

    Organizacja produkcji; cz. 5

    Przemysłowa Drukarka Etykiet BradyPrinter I4311

    BradyPrinter i4311: Przemysłowy druk etykiet bez przewodów

    Zagnieżdżona Sprężyna Falista O Trzech Zwojach W Przykładowym Zastosowaniu

    Napięcie wstępne łożyska z użyciem sprężyn

    Symulacje numeryczne wpływu wewnętrznych zwarć łukowych na rozdzielnice średniego napięcia

    Symulacje numeryczne wpływu wewnętrznych zwarć łukowych na rozdzielnice SN

    Zautomatyzowana linia do galwanizacji komponentów aluminiowych w produkcji seryjnej

    Obróbka powierzchniowa aluminium

    software do obliczeń akustycznych

    O wyborze i testowaniu solvera MES

    Helikopter Marsjański Ingenuity

    Helikoptery na Marsie

    Przykład przedmiotu obrabianego posiadającego na ukośnej powierzchni kieszeń prostokątną

    Wybrane aspekty produktywnego skrawania na wieloosiowych obrabiarkach CNC; cz. 9

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2026
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki

Analiza nitowania bezotworowego w układzie wzmacniany polimer-metal z wykorzystaniem modelowania numerycznego

­ Robert Cacko, Piotr Czyżewski, Przemysław Narowski, Zbigniew Szymaniak
14.06.2024
A A

Nitowanie bezotworowe (self-piercing riveting – SPR) jest to mechaniczna technika łączenia blach, w której skumulowane lokalnie odkształcenie plastyczne materiałów łączonych arkuszy wywołane poprzez wbijanie elementu łączącego w postaci specjalnego nitu, odpowiada za utworzenie bardzo trwałego, nierozłącznego połączenia. Stało się ono atrakcyjną alternatywą w montażu różnych elementów metalowych, zwłaszcza metali lekkich w przemyśle samochodowym, których łączenie metodami spawalniczymi jest trudne. Artykuł jest podsumowaniem wstępnych prób wykorzystania różnych kodów opartych na MES do modelowania łączenia stosu zawierającego warstwę tworzywa polimerowego oraz metalu i wynikających z tego problemów.

Schemat procesu nitowania bezotworowego
Rys. 1 Schemat procesu nitowania bezotworowego: C,D – przebijanie górnej warstwy; E – pękanie górnej warstwy; F – pozycjonowanie nitu – przyjmowanie ostatecznego kształtu połączenia

Nitowanie bezotworowe odbywa się tak, że specjalny, rurowy nit z charakterystycznym łbem jest wciskany w dwie lub więcej warstw blachy za pomocą jednokrotnego skoku stempla, zwykle na specjalnej prasie. Schemat procesu przedstawia rysunek 1. W początkowej fazie nit penetruje a następnie przebija górną warstwę/warstwy (Rys. 1b,c), by w końcowej fazie materiał blach wypełnił wnękę matrycy powodując również charakterystyczne wygięcie nitu, rysunek 1d. Całość tworzy w ten sposób mechaniczne, nierozłączne połączenie. Proces nie należy do szybkobieżnych, ponieważ operacja posadowienia nitu trwa ok. 2-3 sek., ale nie wymaga żadnego specjalnego przygotowania powierzchni czy innych operacji przygotowawczych, np. dodatkowych otworów. Technologię opatentowano pod koniec lat 70. XX wieku z myślą o łączeniu blach metalowych, ale badania wykazały możliwość wykorzystania również innych materiałów do łączenia. Interesujący wydaje się zwłaszcza kierunek wdrażania tej technologii do łączenia arkuszy metali z elementami wykonanymi z materiałów polimerowych. Pierwsze próby wykonywania tego rodzaju połączeń miały miejsce ponad dwadzieścia lat temu, wskazując na możliwości i ograniczenia takiej wersji łączenia. Temat stał się interesujący, o czym świadczą publikacje w tej dziedzinie [1-5]. Najbardziej rozwojowe są dwa obszary zastosowań: przemysł samochodowy i branża budowlana.

Proces nitowania bezotworowego zależy nie tylko od geometrii układu nit-blachy-matryca, ale również od właściwości materiałów łączonych i nitu. Ma tu znaczenie również relacja pomiędzy właściwościami materiału nitu i blach, która została scharakteryzowana m.in. w pracach [6-9]. Metodologia modelowania procesu nitowania bezotworowego z wykorzystaniem oprogramowania opartego na metodzie elementów skończonych (MES) rozwijała się intensywnie na przestrzeni ostatnich dwudziestu kilku lat. Dotyczyło to zarówno odpowiedniego sposobu rozdzielenia siatki elementów skończonych w celu uwzględnienia pękania materiału górnej (górnych) warstwy łączonych blach, jak i kryteriów pękania [10-11], koncepcji modelowania, zarówno procesu łączenia, jak i późniejszego obciążania połączenia, a także weryfikacji specyficznych kryteriów projektowych, np. wskaźnika granicy plastyczności materiałów nitu i blach [9], czy optymalizacji procedury automatycznej regeneracji siatki elementów skończonych [12]. Zdecydowania większość opublikowanych artykułów dotyczyła łączenia elementów ze stali lub aluminium w różnych konfiguracjach.

Na początku lat 2000., kiedy podjęto pierwsze udane próby numerycznego modelowania procesu nitowania bezotworowego [13] za pomocą metody elementów skończonych, nie było to zadanie trywialne. Złożoność zagadnienia wiązała się z potrzebą wzięcia pod uwagę dwóch występujących jednocześnie zjawisk: zlokalizowanego wysokiego gradientu odkształceń, powodującego silne degradacje elementów skończonych, oraz pękania górnej warstwy materiału, co pociągało za sobą konieczność zastosowania odpowiednich kryteriów pękania w modelu materiałowym, oraz – co ważniejsze – użycia niestandardowych procedur umożliwiających rozdzielenie siatki elementów. Wówczas nawet zaawansowane programy MES zapewniały uwzględnienie tego efektu w bardzo ograniczonym zakresie. Obecnie, jakkolwiek dopracowanie modelu numerycznego procesu nitowania bezotworowego wymaga doświadczenia, nie jest to już tak trudne zadanie. Zwłaszcza, że niektóre specjalistyczne programy MES mają skonfigurowane moduły dedykowane modelowaniu tego typu procesów, co znacznie ułatwia procedurę, zwłaszcza analizy wyników.

Autorzy przedstawili koncepcję, w której na górze łączonego stosu umiejscowiony jest element z tworzywa sztucznego – poliamidu 6 wzmocnionego 50% dodatkiem krótkich włókien szklanych – jednego z najczęściej stosowanych tworzyw polimerowych na elementy strukturalne w europejskim przemyśle samochodowym. Istotnym z punktu widzenia modelowania czynnikiem jest to, że właściwości zastosowanego takiego polimeru silnie zależą od orientacji włókien wzmacniających, co może wpływać zarówno na proces łączenia, jak i uzyskania optymalnej wytrzymałości połączenia. W przypadku zastosowania materiału o izotropowych właściwościach obserwujemy podczas próby jednoosiowego rozciągania pękanie w okolicach środkowej strefy części pomiarowej próbki, poprzedzone, w zależności od właściwości materiału, mniejszą lub większą strefą pocienienia, zwaną szyjką, poprzedzającą moment pęknięcia materiału (Rys. 2a).

Wyznaczanie właściwości materiału próba jednoosiowego rozciągania i właściwości izotropowe
Rys. 2 Wyznaczanie właściwości materiału: a – próba jednoosiowego rozciągania – właściwości izotropowe materiału; b – symulacja próby w przypadku właściwości zależnych od ułożenia włókien wzmacniających

W przypadku wzmacnianego polimeru obserwacje wskazują na lokalizację takiego przewężenia w różnych miejscach, np. u nasady próbki (Rys. 2b). Wynika z tego, że w zależności od sposobu otrzymania materiału (kierunek wtrysku materiału) oraz wycięcia próbki do badań można uzyskać materiał o strefach ze zmiennymi właściwościami, losowo umiejscowionymi. Zatem walidacja, z jakim materiałem mamy do czynienia, jest niezwykle istotna, zwłaszcza w kontekście stosowania wyznaczonych stałych do modeli materiałowych w modelowaniu numerycznym. Ważne jest również ustalenie do jakiego stopnia takie zmiany orientacji wzmacniających włókien będą wpływały na proces łączenia, kiedy wiemy, że stopień lokalnego uplastycznienia materiału ma podstawowe znaczenie dla uzyskania odpowiedniego kształtu połączenia.

Odpowiednie uwzględnienie tej kierunkowości w modelowaniu komputerowym było jednym z głównych wyzwań na etapie wstępnym projektu. Modelowanie komputerowe procesu nitowania i obciążania połączeń prowadzono, w zależności od etapu, za pomocą komercyjnych programów opartych na MES: Marc i Simufact Forming. Zagadnienia związane z polimerami – wytwarzanie na drodze wtrysku próbek ze wzmacnianego polimeru, analiza i generowanie parametrów modeli materiałowych – analizowano za pomocą programów Moldex3D i Digimat. Na podstawie wstępnych prób określono do jakiego stopnia standardowe kryteria projektowe sprawdzają się w przypadku modyfikacji stosu łączonego o materiał polimerowy.

cały artykuł jest dostępny w wydaniu płatnym 5/6 (200/201) maj/czerwiec 2024

JAK ZAKUPIĆ?
  • Share on Facebook
  • Share on Twitter
  • Share on LinkedIn
  • Share on WhatsApp
  • Share on Email
Tagi: MESnitowanietechnologie łączenia

Powiązane artykuły

Klejenie Poliolefin
Technologie

Klejenie poliolefin

aktywacja plazmą atmosferyczną
Technologie

Klejenie w budowie pojazdów

Analiza chłodzenia silnika elektrycznego
Analizy, symulacje

Analiza chłodzenia silnika elektrycznego

Nowa technologia nitowania
Aktualności

Nowa technologia nitowania

Wartości odczytu siły względem przemieszczenia górnej ścianki próbki
Analizy, symulacje

Kalibracja nieliniowych modeli materiałowych z wykorzystaniem programów open source

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem materiału zgrzeiny FSW na przykłądzie próbek wydrukowanych metodą LPBF ze stopu miedzi
Aktualności

Zgrzewanie tarciowe FSW komponentów wytworzonych przyrostowo ze stopów miedzi

Rotor Clip

Tematyka:

aluminium budowa maszyn CAD ceramika techniczna CNC diagnostyka druk 3D energetyka formy wtryskowe innowacje inżynieria materiałowa klejenie kompozyty laser lotnictwo mechanizm MES montaż motocykle motoryzacja nanotechnologia narzędzia obliczenia obrabiarki obróbka plastyczna obróbka skrawaniem oprzyrządowanie polskie projekty powłoki programy przemysł kosmiczny przemysł morski przemysł zbrojeniowy recykling robot robotyzacja silniki spawanie stal technologie łączenia tribologia tworzywa sztuczne wynalazki wywiad łożyska
FORMY WTRYSKOWE Integracja Konstrukcji i Technologii Ebook
MetalTop

Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • O nas
  • Polityka prywatności
  • Kontakt

© ITER 2007-2026

Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
  • Strona główna
  • Aktualności
  • Artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
  • Jak zakupić
  • O nas
  • Kontakt

© ITER 2007-2026

email_icon

Nie przegap nowych wydań!

Zapisz się, aby na bieżąco otrzymywać linki do kolejnych, darmowych wydań Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich

Wpisz adres email

Dziękuję, nie pokazuj więcej