為了實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，將鋁合金等輕量化材料應用于車身中成為車身設(shè)計的趨勢。但是鋁合金的低延展性特點使得傳統(tǒng)自沖鉚接在連接成形時質(zhì)量差，且容易出現(xiàn)裂紋。本項目聚焦新能源汽車輕量化設(shè)計中的壓鑄鋁合金鉚接開裂難題，深入研究了自沖摩擦鉚焊工藝原理及其接頭成形質(zhì)量的智能預測方法。項目團隊通過系統(tǒng)化的實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析，完成了工藝參數(shù)優(yōu)化、力學性能分析、接頭質(zhì)量預測模型構(gòu)建等工作。

工藝參數(shù)優(yōu)化：設(shè)計自沖摩擦鉚焊工藝的專用鉚釘、模具并建立設(shè)計原則，建立不同鉚釘對應的工藝窗口并確定接頭質(zhì)量的影響因素。

力學性能分析：通過表征方法和力學測試實驗，完成對摩擦鉚焊接頭微觀組織演化、接頭靜態(tài)性能評價等工作，并確定鉚釘攪拌摩擦作用和接頭宏微觀連接特性對接頭成形的影響規(guī)律。

接頭質(zhì)量預測：設(shè)計適用于自沖摩擦鉚焊工藝的機器學習模型，使用自沖摩擦鉚焊過程中的過程信號（壓力、扭力、進給速度與旋轉(zhuǎn)速度），預測鉚接接頭截面的宏觀連接特征。

工藝參數(shù)優(yōu)化：基于已有的鉚接設(shè)備完成鉚釘結(jié)構(gòu)設(shè)計，并建立設(shè)計原則；改變關(guān)鍵參數(shù)得到12組工藝窗口，觀測金相圖并比較釘腿擴張值尋找最佳工藝窗口；對數(shù)據(jù)曲線分析確定接頭質(zhì)量的影響因素。

力學性能分析：針對壓鑄鋁合金與5系鋁合金的兩層/三層接頭進行蝕刻觀測，根據(jù)接頭內(nèi)部微觀組織將接頭分為三類，分別進行中斷試驗探究不同類別接頭的形成機理，并研究工藝參數(shù)對微觀組織的影響規(guī)律。設(shè)計開展拉剪試驗，分析接頭的力學性能以及失效模式，與微觀組織研究結(jié)合，建立微觀組織與接頭宏觀力學性能的映射關(guān)系。

接頭質(zhì)量預測：使用不同參數(shù)設(shè)定完成144個工況點實驗，得到工藝過程信號；參數(shù)化14個連接接頭截面金相特征，并定量地劃分接頭類型；構(gòu)建CNN-BiLSTM模型，根據(jù)工藝過程信號實現(xiàn)對金相特征數(shù)據(jù)的預測，對85%以上參數(shù)預測精度超95%，并實現(xiàn)模型預測的結(jié)果可視化。