[发明专利]用于连接不同材料的摩擦铆钉

说明书

本发明涉及用于连接不同材料的摩擦铆钉。具体地，本发明公开了用于连接非钢材料和钢材料的摩擦铆钉以及使用其的连接方法，其中将插入物施加至摩擦铆钉，因此，摩擦铆钉不需要根据下板的材料进行替换，而且还可修复由摩擦铆钉刺入上板内所引起的对上板的损坏。

技术领域

本发明涉及用于连接非钢材料和钢材料的摩擦铆钉以及使用其的连接方法。

背景技术

在汽车工业中，为了鉴于环境问题而改进燃料效率，已通过使用轻量型金属(例如铝合金)或者塑料来促进车身重量的减少。基于本目的，现在正考虑一种连接方法，其可替代通常应用于装配车身的点焊。

已经开发并应用用于连接轻量型材料和钢材料的机械连接技术，特别是这样的一种机械连接技术，即称作摩擦元件焊接(FEW)并应用至此的摩擦铆钉连接。

FEW是这样的技术，其中通过压力使铆钉旋转，所述铆钉穿过由轻量型材料形成的上板，然后利用由旋转摩擦引起的摩擦热将所述铆钉焊接至由钢材料形成的下板。由于在铆钉与下板之间的摩擦连接仅在铆钉材料具有与下板材料相近的硬度水平时才是有可能的，所以FEW的实用性有限。此外，为了增强车身的刚度或者补助连接部位的连接力，可在上板与下板之间应用粘合剂，而当应用摩擦铆钉连接时，摩擦会因粘合剂而无法有效地发生，因此焊接强度会下降。

公开于该发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供用于连接不同材料的摩擦铆钉以及使用其的连接方法，所述摩擦铆钉可牢牢地连接非钢材料和钢材料。

本发明的方面旨在提供用于连接不同材料的摩擦铆钉，其包括头部、从头部的下部区域伸出的主体部分、以及从主体部分的末端凹进去的腔，其中从腔的下部区域将第二插入物和第一插入物循序地堆叠并容纳在腔中，以及形成产生用以排出第二插入物的流路的流道，所述流道穿过主体部分的形成腔的内表面以及主体部分的外表面。

在示例性实施方案中，第一插入物可由包含合金元素的低碳钢(软钢)形成。

在另一示例性实施方案中，合金元素可包括选自钒(V)、钨(W)、钼(Mo)、铌(Nb)和钛(Ti)中的一种或多种，并且低碳钢可具有0.13重量％至0.2重量％的碳(C)。

还在另一示例性实施方案中，第二插入物可由热塑性树脂形成。

仍在另一示例性实施方案中，热塑性树脂可包括选自聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯酯、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)和聚醚醚酮(PEEK)中的一种或多种。

仍然还在另一示例性实施方案中，流道可向下倾斜。

在进一步的示例性实施方案中，流道可以以多个的形式在摩擦铆钉的中心轴周围呈放射状形成。

在另一进一步的示例性实施方案中，腔可从主体部分的末端朝向上的方向变窄地凹进去。

还在另一进一步的示例性实施方案中，以阶梯方式向上变窄的腔可凹进去。

本发明的另一方面旨在提供在由非钢材料形成的上板与由钢板形成的下板之间的连接方法，其包括：将摩擦铆钉置于上板上；通过在施压至摩擦铆钉的同时使其旋转而使得该摩擦铆钉穿过上板并由此与下板接触；利用摩擦热焊接第一插入物和下板，所述摩擦热是在摩擦铆钉与下板之间的接触状态下，通过连续不断地旋转摩擦铆钉并对其加压而由摩擦区产生的；以及利用通过第一插入物所传递的摩擦热来熔化第二插入物并由此通过流道将熔融状态下的第二插入物排出至摩擦铆钉的外部。