[发明专利]一种自冲粘铆连接装置及粘铆方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强钢铆接技术领域，特别涉及一种自冲粘铆连接装置及实现冲压粘铆方法。

背景技术

汽车工业的发展给能源、气候、环境方面带来巨大的压力，降低油耗、节能减排成为中国汽车亟需解决的一个迫切的问题，汽车轻量化成为解决该问题的重要手段。

高强度钢板、铝合金以及镁合金等轻质材料代替传统钢板成为汽车轻量化的主要实现方法，而新材料的应用对汽车连接技术提出巨大挑战。传统电阻点焊方式连接高强钢和铝合金时，由于钢和铝两种材料熔点与热膨胀系数相差较大，难以在板间形成熔核，且易形成硬而脆的金属间化合物，无法保证焊点强度，无法较好的实现高强钢和铝合金的连接。

针对轻质合金与高强钢连接时存在的上述问题，国内外提出了一种半空心铆钉自冲铆接(Self-Piercing Riveting，简称SPR)方法。自冲铆工艺能够满足钢材或铝材等轻型材料的连接要求，铆接过程中无化学反应，其抗静拉力和抗疲劳性都要优于点焊工艺，且板材在铆接时不需要钻孔，工艺步骤简化，节省成本，并能适合汽车车身高效率的生产，有效地攻破了点焊产生的各个难题。

然而半空心自冲铆接技术受工艺本身限制，仅可实现强度在800MPa以下板件的连接，当超高强钢板与其他金属板件铆接时，由于材料强度过高(超高强钢板的强度极限一般在1300MPa以上)，变形抗力大，延展性差，无法实现超高强钢与其他金属板件的连接。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种自冲粘铆连接装置以半空心自冲铆连接技术为基础，通过引入金属材料的回火退火特性，对超高强钢进行局部回火热处理，适当降低铆接点附近超高强钢的强度，大幅度提高铆接点附近超高强钢的延展性，解决了超高强钢变形困难、无法形成有效接头的问题。

本发明的另一个目的是开发了一种自冲粘铆连接装置的隔热部件，能够使对待铆接金属温度互不干扰，同时隔热部件能够在自冲铆接时，自动退出。

本发明的另一个目的是提供了一种自冲粘铆连接方法，通过精准控制冲头的冲压速度，降低了对铆钉强度、设备冲铆能力以及铆枪C型框架刚度的要求，减少了生产成本。

本发明提供的技术方案为：

一种自冲粘铆连接装置，包括：

复合凹模，其上设置有环形凹槽；

复合压边圈，其与所述复合凹模在竖直方向相对设置，所述复合压边圈能够在竖直方向运动，用于压紧待铆接件；

导热电极，其数量为多个，分别设置在所述复合压边圈底部和所述复合凹模上部；所述导热电极能够对不同的待铆接件独立加热；

冲头，其为实心圆环形结构件，其设置在所述复合压边圈中心孔内部，并能够沿所述中心孔轴向上下滑动；

驱动机构，其驱动所述冲头和所述复合压边圈向下移动进行冲压铆接操作。

优选的是，还包括限位滑块机构，包括：

滑块，其一端截面为圆弧形，圆弧线的曲率从上至下逐渐减小，所述圆弧形截面设置在待铆接件边缘并且位于待铆接件之间；

弹簧，其一端固定连接在所述滑块上，另一端连接所述滑块结构的固定端。

优选的是，所述复合凹模顶面和所述复合压边圈底面设置有矩形凹槽，用于放置所述导热电极。

优选的是，所述冲头、所述复合压边圈、所述复合凹模和所述滑块均采用高硬度的模具钢制成。

优选的是，所述复合压边圈、所述复合凹模和所述滑块表面涂覆绝缘材料。

优选的是，所述导热电极连接脉冲电流发生器。

本发明的目的还可进一步由一种自冲粘铆方法实现，包括：

步骤一，将待铆接下板件置于复合凹模上，并在中心区域均匀涂抹粘结剂，限位滑块机构放置于待铆接件之间并且位于边缘位置，并驱动复合压边圈与待铆接上板件贴合；

步骤二，步骤二，开启脉冲电流发生器,对待铆接上板件和或待铆接下板件铆接区域局部加热，将待铆接区域超高强钢加热至高温回火温度500℃-750℃之间，保温5min-8min；

步骤三，等待被加热的板件冷却至室温，驱动复合压边圈下行压紧待铆接上板件，限位滑块机构在上板件的压力下向外移动脱离待铆接件，最后上板件、粘接剂和下板件紧密黏合在一起；

步骤四，送入铆钉，驱动机构驱动冲头下行，铆钉在冲头的推动下刺入上板件，并在复合凹模的作用下铆钉管状腿部向周边翻开形成铆扣，从而在上板件与下板件间形成一个牢固的锁死结构。

优选的是，

步骤二中，所述脉冲电流发生器按照下述参数进行处理：