專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料鉚焊技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法。
背景技術(shù)：
車(chē)身輕量化是降低汽車(chē)能源消耗的一條重要途徑。為了減輕車(chē)體重量，可以在生產(chǎn)汽車(chē)時(shí)增加輕有色金屬合金的使用量，如鋁 合金、鎂合金等。連接技術(shù)是金屬材料應(yīng)用中不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。金屬材料的連接技術(shù)已有很多種，如電焊(Electric welding)、電阻點(diǎn)焊(Resistance Spot Welding)、旋轉(zhuǎn)磨擦點(diǎn)焊(Friction Stir Spot Welding)、固態(tài)鉚接(Solid Riveting)、拉鉚接(Blind Riveting)、旋轉(zhuǎn)磨擦拉鉚接(Friction StirBlind Riveting)、自沖鉚接(Self-piercing Riveting)以及無(wú)鉚釘鉚接(Clinching)等等(詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)1-2)。對(duì)于輕有色金屬合金而言，大多都具有高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性以及在焊接過(guò)程中易于形成氧化層等特性，因而傳統(tǒng)的電焊技術(shù)、點(diǎn)焊技術(shù)以及旋轉(zhuǎn)磨擦焊技術(shù)并不適用于它們的連接。對(duì)于不同質(zhì)金屬材料，由于材料之間性質(zhì)的巨大差異，使用電焊技術(shù)、點(diǎn)焊技術(shù)和旋轉(zhuǎn)磨擦焊技術(shù)更是難以實(shí)現(xiàn)有效連接；固態(tài)鉚接和拉鉚接需要預(yù)先打孔才能進(jìn)行鉚接，不適合快速的批量化生產(chǎn)；旋轉(zhuǎn)磨擦拉鉚接仍處于研究階段，目前還難以應(yīng)用于實(shí)際。自沖鉚接技術(shù)和無(wú)鉚釘鉚接技術(shù)都屬機(jī)械連接技術(shù)，它們能克服傳統(tǒng)的熔焊技術(shù)在連接輕有色金屬合金材料、不同質(zhì)板材以及涂有保護(hù)層板材時(shí)存在的不足(詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)3)，在汽車(chē)生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用。自沖鉚接是一種冷變形連接工藝，在鉚接時(shí)，將被鉚接板材放在一個(gè)內(nèi)設(shè)有錐型凸臺(tái)的小型模具之上并壓緊，由沖頭將一個(gè)半空心鋼質(zhì)鉚釘沖壓進(jìn)入板材，鉚釘穿透上層板后進(jìn)入下層板，并在模具內(nèi)錐型凸臺(tái)的作用下使鉚釘?shù)目招牟糠謹(jǐn)U張，形成機(jī)械互鎖(詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)2)。在自沖鉚接過(guò)程中，鉚接處的材料要經(jīng)受很大的局部變形，特別是在下層板的鉚接處更是如此；無(wú)鉚釘鉚接技術(shù)也是一種冷變形連接工藝，鉚接時(shí)引起的局部變形更大。所以，自沖鉚接技術(shù)和無(wú)鉚釘鉚接技術(shù)僅適用于常溫下具有良好塑性和變形能力的金屬材料。而對(duì)于塑性和變形能力較差的金屬材料，使用自沖鉚接技術(shù)和無(wú)鉚釘鉚接技術(shù)進(jìn)行鉚接時(shí)，鉚接處的材料常常會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂而使連接失效。例如，使用自沖鉚接技術(shù)連接塑性和形能力較差的鑄造鋁合金和鎂合金板材時(shí)，鉚接處的材料很容易發(fā)生脆裂而形成裂紋，致使鉚接失敗。鉚接前，對(duì)低塑性金屬板材進(jìn)行加熱對(duì)改善自沖鉚接和無(wú)鉚釘鉚接的鉚接效果有一定幫助，但加熱過(guò)程不僅增加了鉚接時(shí)間，而且還要配備一套加熱設(shè)備，增加了鉚接成本。通過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)，在已公開(kāi)的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中，有一項(xiàng)名稱(chēng)為“自沖磨擦鉚焊連接裝置”(中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101817142A)的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)。該裝置包括可高速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)針、壓邊圈、環(huán)形導(dǎo)槽、環(huán)形定位彈簧、半空心鉚釘和結(jié)構(gòu)類(lèi)似于自沖鉚接技術(shù)中使用的中部帶有錐形凸臺(tái)的空腔圓型模具。其鉚焊過(guò)程是通過(guò)驅(qū)動(dòng)針插入鉚釘頭部的凹槽使半空心鉚釘旋轉(zhuǎn)進(jìn)入待鉚接板材，鉚釘穿透上層板后進(jìn)入下層板，并在模具內(nèi)錐型凸臺(tái)的作用下使鉚釘?shù)目招牟糠窒蛲鈹U(kuò)張變形，形成機(jī)械互鎖，實(shí)現(xiàn)鉚接，同時(shí)，由于摩擦加熱的作用，鉚釘與被鉚接板材之間也有一定的焊接效果。該發(fā)明裝置對(duì)連接低塑性金屬板材有一定的效果。但這種鉚焊方式存在不足，從該技術(shù)的鉚焊過(guò)程可以看出鉚釘與被鉚接板材之間機(jī)械互鎖的形成過(guò)程(即鉚釘在模具內(nèi)的擴(kuò)張變形過(guò)程)是在鉚釘仍處于高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中進(jìn)行并完成的，而在此過(guò)程中，如果驅(qū)動(dòng)針或鉚釘出現(xiàn)微小擺動(dòng)或者鉚釘?shù)妮S對(duì)稱(chēng)性較差，就將導(dǎo)致鉚釘在板材內(nèi)出現(xiàn)攪動(dòng)現(xiàn)象，使鉚釘與被鉚接板材之間形成較大的間隙，從而影響板材與鉚釘之間的機(jī)械互鎖效果和焊接效果，最終影響鉚接接頭的力學(xué)性能。因此，要利用該鉚焊方法獲得性能穩(wěn)定的連接接頭，對(duì)驅(qū)動(dòng)針和鉚釘旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性以及鉚釘?shù)募庸ぞ榷加泻芨叩囊?。針?duì)上述鉚焊技術(shù)的不足，我們提出了一種新的鉚接裝置和方法，并且申請(qǐng)了一項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利名稱(chēng)一種輕金屬合金板材的攪拌摩擦鉚接方法，申請(qǐng)?zhí)?01110155803. 0)，該鉚接方法使用了一種帶有頂頭的鉚釘，鉚接時(shí)，使鉚釘高速旋轉(zhuǎn)，在它與被鉚接板材接觸時(shí)，因摩擦而產(chǎn)生的熱量將對(duì)板材進(jìn)行局部加熱而使其軟化，因而鉚釘能在較小的壓力作用下刺穿板材，隨后，使鉚釘停止旋轉(zhuǎn)，并立即在發(fā)明中所涉及的活塞式模具的作用下，使鉚釘與被鉚接板材之間形成機(jī)械互鎖，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬板材的機(jī)械連接。由于鉚釘?shù)呐蛎涀冃问窃阢T釘停轉(zhuǎn)之后進(jìn)行的，這不僅使鉚釘與板材之間可能形成的間隙得以封閉，而且還會(huì)對(duì)鉚釘周?chē)陌宀牟牧鲜┘右粋€(gè)向外的壓應(yīng)力，由于該壓應(yīng)力的存在，對(duì)提高鉚接接頭的疲勞性能非常有利。研究表明，該鉚接方法有很好的鉚接效果，稍顯不足的是所用鉚釘帶有一個(gè)頂頭，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。而且，擠壓時(shí)，所用壓力較大。參考文獻(xiàn)
I、Dalong Gaoj Ugur Ersoy, Robin Stevenson, Pei-Chung Wang. A new one-sidedjoining process for aluminum alloys: friction stir blind riveting. Journal ofManufacturing Science and Engineering, 2009， 131: 061002-1-12。2、 Jacek Mucha, The analysis of forming mechanism in the clinchingjoint, Materials and Design, 2011,32: 4943-4954。3、 XiaocongHej IanPearson， KenYoung. Self-pierce riveting for sheetmaterials: State of the art. Journal of materials processing technology. 2008，199: 27-36。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的金屬板材鉚接方法，簡(jiǎn)化鉚釘結(jié)構(gòu)，使鉚釘旋轉(zhuǎn)進(jìn)入金屬板材時(shí)更容易，使鉚釘膨脹變形形成機(jī)械互鎖所需要的擠壓力下降。本發(fā)明的技術(shù)方案是
金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，所述方法采用半空心鉚釘、圓柱形沖壓桿和模具，所述半空心鉚釘包括一體設(shè)置的夾持桿、鉚釘帽和半空心的鉚釘體，所述圓柱形沖壓桿的頭部設(shè)有一回轉(zhuǎn)的圓形凹坑，凹坑的中部為一突出的頂頭；所述圓柱形沖壓桿豎直位于模具內(nèi)，由模具支撐；所述模具內(nèi)的圓型活塞孔形狀與圓柱形沖壓桿形狀相適配；
鉚接步驟為如下步驟(I) (5)
(I)首先將圓柱形沖壓桿放入模具的活塞孔內(nèi)；鉚釘夾到鉚接設(shè)備上，將被鉚接的板材上下疊合放在模具上，用力壓緊；(2)開(kāi)動(dòng)鉚接設(shè)備，使鉚釘高速旋轉(zhuǎn)，并向下接近被鉚接板材，當(dāng)鉚釘接觸到被鉚接板材時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的鉚釘與被鉚接板材摩擦產(chǎn)生的熱量對(duì)被鉚接板材實(shí)施局部加熱，使被鉚接板材軟化； (3 )繼續(xù)施力，使鉚釘體完全進(jìn)入板材，鉚釘體及被鉚釘體頂出的被鉚接板材材料進(jìn)入模具的圓型活塞孔內(nèi)，在沖壓桿頂頭的作用下，進(jìn)入活塞孔內(nèi)的被鉚接板材材料發(fā)生部分變形；
(4)停止旋轉(zhuǎn)鉚釘，壓力繼續(xù)保持，使沖壓桿向上對(duì)進(jìn)入活塞孔內(nèi)的材料及鉚釘進(jìn)行擠壓，沖壓桿上的頂頭部分進(jìn)入鉚釘體，使鉚釘體發(fā)生膨脹變形，在鉚釘與被鉚接板材之間形成機(jī)械互鎖；
(5)撤掉壓力，松開(kāi)夾具，切除鉚釘夾持桿，形成最終的鉚接接頭。所述沖壓桿的頂頭的高度與凹坑的邊緣的高度相同或稍高，但高度差最多不超過(guò)0. 2mmo所述頂頭為錐形頂頭，所述錐形頂頭的直徑與鉚釘空心部分的內(nèi)徑相適應(yīng)，所述錐形頂頭的高度和鉚釘進(jìn)入板材后伸出的長(zhǎng)度相適應(yīng)。所述半空心鉚釘所采用的材料為普通鋼質(zhì)材料，所述圓柱形沖壓桿和模具所采用的材料為工具鋼。所述工具鋼材料的硬度應(yīng)在HRC50以上?；钊變?nèi)上、下圓孔直徑不同而形成環(huán)形臺(tái)階，環(huán)形臺(tái)階對(duì)沖壓桿起支撐作用?？赏ㄟ^(guò)在環(huán)形臺(tái)階上增加或減少環(huán)形墊片調(diào)節(jié)沖壓桿的高度。所述圓柱形沖壓桿設(shè)有與環(huán)形臺(tái)階對(duì)應(yīng)的環(huán)形凸臺(tái)。所述鉚釘轉(zhuǎn)速為2000-10000轉(zhuǎn)/分。所述鉚接步驟(I)中應(yīng)保證鉚釘、圓柱形沖壓桿和模具的活塞孔處在同一中軸線上。本發(fā)明為金屬板材的連接提供了一種適用范圍更廣的鉚接技術(shù)，針對(duì)現(xiàn)有鉚接技術(shù)的不足，提出了一種新的金屬板材鉚接方法。本發(fā)明使用無(wú)頂頭半空心鉚釘，而板材與鉚釘之間的機(jī)械互鎖則是通過(guò)頭部帶有錐形頂頭的沖壓桿擠壓形成的，這不僅簡(jiǎn)化了鉚釘結(jié)構(gòu)，而且鉚釘旋轉(zhuǎn)進(jìn)入金屬板材時(shí)更容易，使鉚釘膨脹變形形成機(jī)械互鎖所需要的擠壓力也有所下降。本發(fā)明的鉚接方法同樣可在不加熱的情況下，對(duì)塑性和變形能力較差的金屬板材進(jìn)行鉚接，而且鉚接接頭具有良好的力學(xué)性能。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
第一、本發(fā)明所使用的鉚釘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，因采用了夾持桿結(jié)構(gòu)，鉚釘在隨鉚接設(shè)備高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，更加穩(wěn)定可靠。第二、使鉚釘旋轉(zhuǎn)進(jìn)入板材所需壓力和使鉚釘膨脹變形對(duì)沖壓桿所施加的壓力均較小，實(shí)施鉚接更加容易。第三、本發(fā)明鉚接方法對(duì)被鉚接金屬板材的常溫塑性和變形能力要求不高，特別適合于常溫塑性和變形能力較差的輕有色金屬合金板材的連接。


圖I是本發(fā)明所用鉚釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所用圓形沖壓桿示意 圖3是本發(fā)明鉚接方法的結(jié)構(gòu)示意 圖4a 4d是本發(fā)明鉚接方法各步驟的原理示意 圖5是鉚接接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖3所示，本發(fā)明需要使用鋼質(zhì)半空心鉚釘8和對(duì)應(yīng)的圓柱形鋼質(zhì)沖壓桿9(或稱(chēng)圓柱形沖壓桿、沖壓桿)。如圖I所示，所用的鋼質(zhì)半空心鉚釘8包括一體設(shè)置的夾持桿
I、鉚釘帽2、半空心的鉚釘體3，鉚釘體3內(nèi)為空心部分4。夾持桿I用于夾持鉚釘8，使鉚釘8能與柳接設(shè)備的轉(zhuǎn)軸一起聞速旋轉(zhuǎn)，柳接過(guò)程完成后切除。柳釘帽2在夾持柳釘時(shí)向上頂住柳接設(shè)備的夾具，以免在柳接施力時(shí)，柳釘向上滑動(dòng)。柳接完成后，柳釘帽2在接頭 上起緊固作用。鉚釘體3內(nèi)的空心部分4在鉚接完成后，被板材材料所填滿(mǎn)。如圖2所示，本發(fā)明所用的圓柱形鋼質(zhì)沖壓桿9 (或稱(chēng)圓柱形沖壓桿、沖壓桿)，其上部直徑比下部直徑大，頭部為一回轉(zhuǎn)的圓形凹坑5，凹坑5的中部為一突出的錐形頂頭6，其高度與凹坑5的邊緣7相同或稍高，但高度差最多不超過(guò)0. 2mm。錐形頂頭6的直徑和高度與鉚釘體3內(nèi)的空心部分4的內(nèi)徑和鉚釘8進(jìn)入板材后伸出的長(zhǎng)度要相適應(yīng)，在沖壓桿9受到壓力的作用時(shí)，錐形頂頭6能進(jìn)入鉚釘體3內(nèi)的空心部分4，并使其膨脹變形，使鉚釘8與被鉚接板材之間形成機(jī)械互鎖，要求形成的機(jī)械互鎖要有一定的互鎖量。由于凹坑5的邊緣7的高度與錐形頂頭6的高度接近，可限制錐形頂頭6進(jìn)入鉚釘?shù)纳疃龋苊馄溥M(jìn)入過(guò)深。如圖3所示，本發(fā)明鉚接方法的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中從上到下依次為鉚釘8 ;被鉚接的上板材10和下板材11 ;圓柱型沖壓桿9 ;鋼質(zhì)模具12。鋼質(zhì)模具12的中部設(shè)有上、下直徑不同的圓型活塞孔，形成環(huán)形臺(tái)階12-1，活塞孔的上、下段直徑與圓柱形沖壓桿9的直徑相配，沖壓桿9可放入鋼質(zhì)模具12的圓型活塞孔中；
環(huán)形臺(tái)階12-1由活塞孔內(nèi)上、下圓孔直徑不同而形成，環(huán)形臺(tái)階12-1對(duì)沖壓桿9起支撐作用，其位置的設(shè)定以鉚釘8完全進(jìn)入板材后，沖壓桿9上的錐形頂頭6部分進(jìn)入鉚釘8，但還未引起鉚釘8膨脹變形為準(zhǔn)?？赏ㄟ^(guò)在環(huán)形臺(tái)階12-1上增加或減少環(huán)形墊片調(diào)節(jié)沖壓桿9的高度。鉚釘8所采用的材料為普通鋼質(zhì)材料，圓柱形沖壓桿9和模具12所采用的材料為工具鋼，工具鋼材料的硬度應(yīng)在HRC50以上。本發(fā)明鉚接過(guò)程具體的鉚接步驟如下
(I)如圖4a所示，將圓柱形沖壓桿9放入模具12的活塞孔內(nèi)，通過(guò)調(diào)整使沖壓桿9達(dá)到合適的高度。將鉚釘8夾到鉚接設(shè)備上，要保證鉚釘8、圓柱形沖壓桿9和模具12的活塞孔處在同一中軸線上。將被鉚接的上板材10和下板材11疊合放在模具12的上面，用力壓緊。(2)如圖4b所示，開(kāi)動(dòng)鉚接設(shè)備，使鉚釘8高速旋轉(zhuǎn)，并向下接近被鉚接上板材10，當(dāng)鉚釘8接觸到上板材10時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的鉚釘8與上板材10摩擦產(chǎn)生的熱量對(duì)被鉚接板材實(shí)施局部加熱，材料被軟化。
(3)如圖4c所示，繼續(xù)施力，使鉚釘8刺穿上、下板材10和11，并完全進(jìn)入板材，鉚釘8及被鉚釘8頂出的材料進(jìn)入模具12的圓型活塞孔內(nèi)，由于沖壓桿9上的錐形頂頭6的作用，進(jìn)入活塞孔內(nèi)的材料已發(fā)生部分變形，但鉚釘8仍保持原狀。(4)如圖4d所示,停止鉚釘8旋轉(zhuǎn),施加于鉚釘8上的壓力繼續(xù)保持,并立即使沖壓桿9向上對(duì)進(jìn)入活塞孔內(nèi)的材料及鉚釘8進(jìn)行擠壓，沖壓桿9上的錐形頂頭6進(jìn)入鉚釘8內(nèi)的空心部分4，鉚釘8因此而發(fā)生膨脹變形，使其與被鉚接板材之間形成機(jī)械互鎖，同時(shí)，進(jìn)入活塞孔內(nèi)的材料也被擠壓成一圓形鉚接帽。(5)如圖5所示，松開(kāi)夾具，撤掉壓力，將鉚釘8的夾持桿I切除，形成最終的鉚接接頭。從上述鉚接過(guò)程可以看出，由于鉚釘8在旋轉(zhuǎn)進(jìn)入板材時(shí)，自身因摩擦作用已被加熱，因此，將沖壓桿9的錐形頂頭6壓入鉚釘8使其膨脹變形所需壓力不大。此外，由于摩擦熱的作用，進(jìn)入模具的材料溫度較高，材料在模具12中的變形過(guò)程是在加熱的情況下進(jìn)行的，因此，即使鉚接的是低塑性金屬板材，變形過(guò)程一般也不會(huì)導(dǎo)致板材的脆裂。實(shí)施例I :用于鎂合金板材的連接。鎂合金板材的型號(hào)為AZ31，尺寸為125X 38X 2mm ;鉚釘?shù)某叽鐬閵A持桿長(zhǎng)度25mm、鉚釘帽直徑10mm、半空心鉚釘體長(zhǎng)度
6.5mm、鉚釘體內(nèi)、外直徑分別為3. 5mm和5mm,深度3mm。上、下鎂板的搭接長(zhǎng)度為25mm ；鉚接時(shí)，鉚釘轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分。鉚接完成后，對(duì)鉚接接頭進(jìn)行了翦切拉伸試驗(yàn)，結(jié)果表明，接頭的剪切強(qiáng)度為(5.65±0. 23)kN，明顯高于同材料不加熱自鉚接接頭的剪切強(qiáng)度(4. 32±0. 09) kN和將板材加熱到180°C再自鉚接的接頭的剪切強(qiáng)度(4. 95±0. 12) kN。實(shí)施例2 :用于鎂合金板材與鋁合金板材的連接。鎂合金板材的型號(hào)為AZ31，尺寸為125X 38X 2mm;招合金板材的型號(hào)為6063，尺寸為125X 38X 3mm ;鉚釘?shù)某叽鐬閵A持桿長(zhǎng)度25mm、鉚釘帽直徑10mm、半空心鉚釘體長(zhǎng)度7mm、鉚釘體內(nèi)、外直徑分別為3. 5mm和5mm,深度4mm ;鎂合金板材用作上板,鋁合金板用作下板,上、下板的搭接長(zhǎng)度為25mm ;鉚釘 轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分。鉚接完成后，對(duì)鉚接接頭進(jìn)行了翦切拉伸試驗(yàn)。接頭的剪切強(qiáng)度為(6.90±0.64)kN。
權(quán)利要求
1.金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于所述方法采用半空心鉚釘、圓柱形沖壓桿和模具，所述半空心鉚釘包括一體設(shè)置的夾持桿、鉚釘帽和半空心的鉚釘體，所述圓柱形沖壓桿的頭部設(shè)有一回轉(zhuǎn)的圓形凹坑，凹坑的中部為一突出的頂頭；所述圓柱形沖壓桿豎直位于模具內(nèi)，由模具支撐；所述模具內(nèi)的圓型活塞孔形狀與圓柱形沖壓桿形狀相適配； 鉚接步驟為如下步驟(I) (5) (1)首先將圓柱形沖壓桿放入模具的活塞孔內(nèi)；鉚釘夾到鉚接設(shè)備上，將被鉚接的板材上下疊合放在模具上，用力壓緊； (2)開(kāi)動(dòng)鉚接設(shè)備，使鉚釘高速旋轉(zhuǎn)，并向下接近被鉚接板材，當(dāng)鉚釘接觸到被鉚接板材時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的鉚釘與被鉚接板材摩擦產(chǎn)生的熱量對(duì)被鉚接板材實(shí)施局部加熱，使被鉚接板材軟化； (3)繼續(xù)施力，使鉚釘體完全進(jìn)入板材，鉚釘體及被鉚釘體頂出的被鉚接板材材料進(jìn)入模具的圓型活塞孔內(nèi)，在沖壓桿頂頭的作用下，進(jìn)入活塞孔內(nèi)的被鉚接板材材料發(fā)生部分變形； (4)停止旋轉(zhuǎn)鉚釘，壓力繼續(xù)保持，使沖壓桿向上對(duì)進(jìn)入活塞孔內(nèi)的材料及鉚釘進(jìn)行擠壓，沖壓桿上的頂頭部分進(jìn)入鉚釘體，使鉚釘體發(fā)生膨脹變形，在鉚釘與被鉚接板材之間形成機(jī)械互鎖； (5)撤掉壓力，松開(kāi)夾具，切除鉚釘夾持桿，形成最終的鉚接接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于所述沖壓桿的頂頭的高度與凹坑的邊緣的高度相同或稍高，但高度差最多不超過(guò)0. 2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于所述頂頭為錐形頂頭，所述錐形頂頭的直徑與鉚釘空心部分的內(nèi)徑相適應(yīng)，所述錐形頂頭的高度和鉚釘進(jìn)入板材后伸出的長(zhǎng)度相適應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于所述半空心鉚釘所采用的材料為普通鋼質(zhì)材料，所述圓柱形沖壓桿和模具所采用的材料為工具鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于所述工具鋼材料的硬度應(yīng)在HRC50以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于活塞孔內(nèi)上、下圓孔直徑不同而形成環(huán)形臺(tái)階，環(huán)形臺(tái)階對(duì)沖壓桿起支撐作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于可通過(guò)在環(huán)形臺(tái)階上增加或減少環(huán)形墊片調(diào)節(jié)沖壓桿的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于所述圓柱形沖壓桿設(shè)有與環(huán)形臺(tái)階對(duì)應(yīng)的環(huán)形凸臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于所述鉚釘轉(zhuǎn)速為2000-10000轉(zhuǎn)/分。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，其特征在于所述鉚接步驟(I)中應(yīng)保證鉚釘、圓柱形沖壓桿和模具的活塞孔處在同一中軸線上。
全文摘要
金屬板材旋轉(zhuǎn)摩擦鉚接方法，所述方法采用半空心鉚釘、圓柱形沖壓桿和模具，所述半空心鉚釘包括一體設(shè)置的夾持桿、鉚釘帽和半空心的鉚釘體，所述圓柱形沖壓桿的頭部設(shè)有一回轉(zhuǎn)的圓形凹坑，凹坑的中部為一突出的頂頭；所述圓柱形沖壓桿豎直位于模具內(nèi)，由模具支撐；所述模具內(nèi)的圓型活塞孔形狀與圓柱形沖壓桿形狀相適配。本發(fā)明為金屬板材的連接提供了一種適用范圍更廣的鉚接技術(shù)，針對(duì)現(xiàn)有鉚接技術(shù)的不足，提出了一種新的金屬板材鉚接方法。本發(fā)明使用無(wú)頂頭半空心鉚釘，而板材與鉚釘之間的機(jī)械互鎖則是通過(guò)頭部帶有錐形頂頭的沖壓桿擠壓形成的，這不僅簡(jiǎn)化了鉚釘結(jié)構(gòu)，而且鉚釘旋轉(zhuǎn)進(jìn)入金屬板材時(shí)更容易，使鉚釘膨脹變形形成機(jī)械互鎖所需要的擠壓力也有所下降。
文檔編號(hào)B21J15/04GK102615508SQ20121008190
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者劉忠俠, 張興璐, 王培中, 王明星, 韓高錕 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司, 鄭州大學(xué)