本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于戶外廣告牌的自沖鉚接方法，屬于自沖鉚接工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

戶外廣告牌作為一種重要的宣傳方式，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。戶外廣告牌常被懸掛于屋頂、高架橋等醒目位置，增加了支撐體的承載量。在不影響戶外廣告牌整體性能的情況下，尋求一種減輕廣告牌重量的方法成為必然趨勢。目前市場上戶外廣告牌常采用鋼結(jié)構(gòu)支架與輕合金板材組合進(jìn)行減重，通常運(yùn)用傳統(tǒng)鉚接、點(diǎn)焊等傳統(tǒng)連接技術(shù)對鋼-輕合金材料組合進(jìn)行連接。由于戶外廣告牌受風(fēng)力動載荷、晝夜溫差、雨雪等自然因素的影響，要求連接部位具有較高的強(qiáng)度、抗疲勞性能和良好的密封性。

傳統(tǒng)鉚接需要預(yù)先打通孔，再通過鉚釘兩端塑性變形形成機(jī)械外鎖，接頭密封性不好，液體易于侵入，連接處容易發(fā)生腐蝕導(dǎo)致接頭強(qiáng)度和抗疲勞性能受損。輕合金板材與鋼材使用焊接技術(shù)連接時，由于輕合金板材和鋼材的熔點(diǎn)與熱膨脹系數(shù)的巨大差異導(dǎo)致采用傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊方法難以實現(xiàn)鋼-輕合金材料組合的可靠連接。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了使戶外廣告牌連接具有更好的可靠性，接頭密封性和防腐蝕性能更優(yōu)，簡化其連接工藝，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于戶外廣告牌的自沖鉚接方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于戶外廣告牌的自沖鉚接方法，所述方法的具體步驟如下：

1）、根據(jù)戶外廣告牌的性能要求選擇鋼材5和輕合金板材6，其中輕合金板材6厚度為1.5mm-2mm，鋼材5和輕合金板材6連接處的鋼材厚度為1.5mm-2mm；

2）、選取鉚釘1、沖頭2、下模4及鉚接參數(shù)對鋼-輕合金材料組合3進(jìn)行試鉚試驗，采用剖面直觀檢測法觀察接頭成形質(zhì)量，要求接頭釘頭高度大于-0.5mm且小于0.5mm，釘腳張開度大于0.1mm，殘余底厚大于0.15mm，通過觀察接頭成形質(zhì)量不斷優(yōu)化鉚接所用模具及參數(shù)，最終確定鉚接所需的鉚釘1、沖頭2、下模4及鉚接參數(shù)；

3）、用自沖鉚接機(jī)對廣告牌的鋼材5和輕合金板材6連接處進(jìn)行自沖鉚接。

所述鉚接參數(shù)為沖頭行程、預(yù)壓緊力、刺穿力和整形力。

本發(fā)明的工作原理是：

自沖鉚接是一種連接兩層或多層薄板材料的冷成型技術(shù)，其原理是使一個半空心自沖鉚釘穿透上板，刺入但不刺穿底板并在底板中按下模形狀展開鉚釘裙。自沖鉚接可分為夾緊、刺穿、展開、釋放四個過程，如圖7所示。自沖鉚通過機(jī)械內(nèi)鎖而不是熔接連接，因此易于實現(xiàn)異質(zhì)材料連接；與傳統(tǒng)連接方法相比，有如下優(yōu)勢：可有效連接多層、有鍍層的同種或異種材質(zhì)和厚度及難以采用點(diǎn)焊連接的板材，生產(chǎn)周期短、自動化程度高、易實現(xiàn)批量現(xiàn)代化生產(chǎn)和過程在線監(jiān)控，無需表面預(yù)處理、無需預(yù)打孔操作、工藝簡單，操作環(huán)境安全友好、無廢氣、無粉塵、低噪音、低能耗等。

為了使戶外廣告牌連接具有更好的可靠性，接頭密封性和防腐蝕性能更優(yōu)，簡化其連接工藝，運(yùn)用自沖鉚接技術(shù)對戶外廣告牌進(jìn)行連接。自沖鉚接技術(shù)應(yīng)用于戶外廣告牌連接，需保證接頭具有良好的靜力學(xué)和抗疲勞性能。由于戶外廣告牌中輕合金板材與鋼材之間的連接形式多為單搭和t型接頭形式，申請人對鋼-輕合金材料組合自沖鉚連接的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗研究。

本發(fā)明的有益效果是：使戶外廣告牌鋼材和輕合金板材的連接性能可靠，保障了接頭的密封性和防腐蝕性能；接頭具有良好的靜力學(xué)性能和抗疲勞性能，解決了傳統(tǒng)連接方式對戶外廣告牌中鋼-輕合金異種材料組合連接性能差的問題，實現(xiàn)戶外廣告牌的減重增效。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的自沖鉚接過程示意圖；

圖3為本發(fā)明的自沖鉚接頭成形質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)示意圖；

圖4為本發(fā)明的廣告牌鋼材（鋼架）示意圖；

圖5為本發(fā)明的廣告牌輕合金板材示意圖；

圖6為本發(fā)明圖1的局部放大示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例1試驗所用接頭形狀及尺寸圖，

圖8為本發(fā)明實施例1接頭的載荷-位移曲線圖；

圖9為本發(fā)明實施例2試驗所用接頭形狀及尺寸圖，

圖10為本發(fā)明實施例2接頭的載荷-位移曲線圖；

圖11為本發(fā)明實施例3試驗所用接頭形狀及尺寸圖，

圖12為本發(fā)明實施例3接頭的載荷-位移曲線圖；

圖13為本發(fā)明實施例4試驗所用接頭形狀及尺寸圖，

圖14為本發(fā)明實施例4接頭的載荷-位移曲線圖；

圖15為本發(fā)明實施例5試驗所用接頭形狀及尺寸圖，

圖16為本發(fā)明實施例5接頭的載荷-位移曲線圖；

圖17為本發(fā)明實施例5載荷-壽命(f-n)曲線圖；

圖中：1―鉚釘，2―沖頭，3―鋼-輕合金材料組合，4―下模，5―鋼材，6―輕合金板材。

具體實施方式

實施例1：一種應(yīng)用于戶外廣告牌的自沖鉚接方法，選用q215鍍鋅鋼板(厚度為1.5mm)和al1420鋁鋰合金板(厚度為1.5mm)進(jìn)行單搭自沖鉚接試驗及接頭力學(xué)性能試驗，接頭的釘頭高度為-0.27mm，鉚釘張開度為0.81mm，殘余底厚為0.62mm。研究表明al1420-q215材料組合單搭自沖鉚接頭靜失效載荷均值為5448n，能量吸收值為15.3j，接頭失效形式為下板與自沖鉚釘分離；試驗所用接頭形狀及尺寸如圖7所示，接頭的載荷-位移曲線如圖8所示。

實例2：一種應(yīng)用于戶外廣告牌的自沖鉚接方法，選用q215鍍鋅鋼板(厚度為1.5mm)和aa5052鋁合金板(厚度為1.5mm)進(jìn)行單搭自沖鉚接試驗及接頭力學(xué)性能試驗，接頭的釘頭高度為-0.44mm，鉚釘張開度為0.63mm，殘余底厚為0.63mm。研究表明aa5052-q215材料組合單搭自沖鉚接頭靜失效載荷均值為3303.5n，能量吸收值為16.9j，接頭因上板斷裂失效；試驗所用接頭形狀及尺寸如圖9所示，接頭的載荷-位移曲線如圖10所示。

實例3：一種應(yīng)用于戶外廣告牌的自沖鉚接方法，選用q215鍍鋅鋼板(厚度為1.5mm)和8090鋁鋰合金板(厚度為1.5mm)進(jìn)行t型自沖鉚接試驗及接頭的剝離性能試驗，接頭的釘頭高度為-0.15mm，鉚釘張開度為0.75mm，殘余底厚為0.78mm研究表明8090-q215材料組合t型自沖鉚接頭最大剝離載荷均值為870.5n，接頭的能量吸收值為27.2j，接頭失效形式為上板與鉚釘頭接觸區(qū)域拉斷，宏觀斷口呈v型；試驗所用接頭形狀及尺寸如圖11所示，接頭的載荷-位移曲線如圖12所示。

實例4：一種應(yīng)用于戶外廣告牌的自沖鉚接方法，選用q215鍍鋅鋼板(厚度為1.5mm)和aa5052鋁合金板(厚度為1.5mm)進(jìn)行t型自沖鉚接試驗及接頭的剝離性能試驗，接頭的釘頭高度為-0.44mm，鉚釘張開度為0.63mm，殘余底厚為0.63mm，研究表明aa5052-q215材料組合t型自沖鉚接頭最大剝離載荷均值為1008.4n，接頭的能量吸收值為14.5j，接頭失效形式為上板與鉚釘分離，接頭的內(nèi)鎖結(jié)構(gòu)未破壞；試驗所用接頭形狀及尺寸如圖13所示，接頭的載荷-位移曲線如圖14所示。

實例5：一種應(yīng)用于戶外廣告牌的自沖鉚接方法，選用410不銹鋼(厚度為2.0mm)與al1420鋁鋰合金(厚度為2.0mm)t型自沖鉚接頭進(jìn)行疲勞試驗，接頭的釘頭高度為-0.05mm，鉚釘張開度為0.5mm，殘余底厚為0.7mm，接頭最大剝離載荷均值為2080n，疲勞試驗所加載荷為正弦波，所用頻率為2hz，應(yīng)力比r為0.1；在30%應(yīng)力水平下，接頭疲勞壽命均值為54500次，接頭失效形式為鉚釘管腿斷裂；在27%應(yīng)力水平下，接頭疲勞壽命為110000次，接頭失效形式為靠近上板的鉚釘管腿斷裂；在25%應(yīng)力水平下，接頭疲勞壽命為438000次，接頭失效形式為下板沿鉚扣處斷裂。試驗所用接頭形狀及尺寸見圖15，接頭的載荷-位移曲線見圖16；接頭在每個載荷水平下的疲勞數(shù)據(jù)，獲得雙對數(shù)坐標(biāo)下三組接頭的最小二乘擬合直線，即載荷-壽命(f-n)曲線如圖17所示。

以上實例證明，自沖鉚接頭具有穩(wěn)定的力學(xué)性能和較高的疲勞強(qiáng)度，因此自沖鉚接技術(shù)在鋼-輕合金材料組合連接應(yīng)用方面滿足戶外廣告牌所需要的性能。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。