CN104827661A - 一种热塑性塑料的铆钉加热连接方法 - Google Patents

Abstract

一种热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其步骤为：（1）打孔：根据选择的半空心铆钉的直径，在板材搭接接头的几何中心处预打孔，孔径与铆钉直径相等，使铆钉与被连接母材紧密接触；（2）装配：将铆钉植入连接板材的预打孔中，并压紧板材；铆头（5）与被连接板材紧密接触，铆钉多余部分留在半空心侧；将装配好的接头放置到两电极之间，铆头（5）放置在第一电极（3）上，半空心端（6）与第二电极（1）相对，并使半空心铆钉（2）与第二电极（1）、第一电极（3）在同一轴线（OO′）上；（3）铆接。

Description

一种热塑性塑料的铆钉加热连接方法

技术领域

本发明涉及热塑性塑料的连接技术。

背景技术

塑料根据受热后形态性能表现不同，可分为热塑性和热固性塑料两大类，由于塑料自身属性，使得常用的塑料连接技术如热工具焊、热气焊、电阻焊等连接技术主要应用于热塑性塑料。背景技术存在的不足之处是塑料融化，铆钉变形不受控制导致接头成型不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种热塑性塑料的铆钉加热连接方法。

本发明是一种热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其步骤为：

（1）打孔：根据选择的半空心铆钉的直径，在板材搭接接头的几何中心处预打孔，孔径与铆钉直径相等，使铆钉与被连接母材紧密接触；

（2）装配：将铆钉植入连接板材的预打孔中，并压紧板材；铆头5与被连接板材紧密接触，铆钉多余部分留在半空心侧；将装配好的接头放置到两电极之间，铆头5放置在第一电极3上，半空心端6与第二电极1相对，并使半空心铆钉2与第二电极1、第一电极3在同一轴线OO′上；

（3）铆接：采用铝铆钉时，电极压力为0.2MPa-0.4MPa，电流为3000A-3500A，焊接时间为0.8s-1.2s；采用铁铆钉时，电流为600A-1000A，电极压力为0.3 MPa-0.4MPa，焊接时间为1s-5s。

本发明连接技术采用半空心金属铆钉，配合凹形电极，实现热加工状态下快速机械铆接。与传统焊接方法相比本发明弥补了以下缺点：

1、既可以连接热塑性塑料，也可以连接热固性塑料，还可以应用于金属材料或异种材料的连接；2、采用半空心铆钉使接头两侧易镦粗变形，形成紧固铆头，同时避免铆钉中间实心部分变形，使被连接板材紧密贴合，与传统连接技术相比，接头强度明显提高；3、焊接之前的准备工作简单，对被连接接头表面要求低，操作工序简便，焊接过程仅耗时不到1s，极大的节约时间，降低成本。

附图说明

图1为本发明焊接前焊接结构示意图，图2为焊接后接头示意图，附图标记及对应名称为：第二电极1，半空心铆钉2，第一电极3，连接板材4，半空心铆钉铆头5，铆钉的半空心部分6。

具体实施方式

本发明是一种热塑性塑料的铆钉加热连接方法，利用电阻点焊机进行铆接。在搭接接头的几何中心处植入半空心金属铆钉，电极一端平整，另一端加工成半圆形凹模，焊接前将铆钉半空心端与凹模型电极相对，通电过程中，由于热量和电极压力的共同作用，铆钉的半空心部分软化变形，在凹模内形成半圆形铆头，形成机械互锁结构的连接接头。

如图1、图2所示，本发明是一种热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其步骤为：

（1）打孔：根据选择的半空心铆钉的直径，在板材搭接接头的几何中心处预打孔，孔径与铆钉直径相等，使铆钉与被连接母材紧密接触；

（2）装配：将铆钉植入连接板材的预打孔中，并压紧板材；铆头5与被连接板材紧密接触，铆钉多余部分留在半空心侧；将装配好的接头放置到两电极之间，铆头5放置在第一电极3上，半空心端6与第二电极1相对，并使半空心铆钉2与第二电极1、第一电极3在同一轴线OO′上；

（3）铆接：采用铝铆钉时，电极压力为0.2MPa-0.4MPa，电流为3000A-3500A，焊接时间为0.8s-1.2s；采用铁铆钉时，电流为600A-1000A，电极压力为0.3 MPa-0.4MPa，焊接时间为1s-5s。

如图1所示，在上述步骤（1）中，铆钉采用半空心铆钉，根据板材厚度h，选择长度为（3-4）h的铆钉，且铆钉实心部分的长度大于5/2h，h为板材厚度。

如图1所示，在步骤（2）中，第二电极1为半圆形凹模电极，第一电极3为平头电极。

如图1所示，在步骤（2）中，铆钉伸出板材的半空心部分长度大于2R，R为电极凹坑半径。

根据以上所述的连接方法，在步骤（3）中，对于铝铆钉，电流小于3600A；对于铁铆钉，电流小于1200A。

根据以上所述的连接方法，在步骤（3）中，利用电阻点焊机进行铆接。

根据以上所述的连接方法，焊接过程采用的铆钉是铝，或者是钢，或者是铜。

下面结合图1、图2及实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

（1）打孔：连接板材为热塑性塑料：聚丙烯（PP），厚度2mm，铆钉尺寸为Φ3mm×8mm的半空心铝铆钉。在板材搭接接头面积的几何中心处打孔，孔直径与铆钉直径相等。用砂纸将孔周围打磨平整并去除毛刺；

（2）装配：将半空心铆钉植入被连接板材的预打孔中，并压紧板材。铆头5与被连接板材紧密接触，铆钉多余部分留在半空心侧，露出4mm。将装配好的接头放置到两电极之间，为避免焊接过程中发生铆钉偏移，变形不均匀。铆头5放置在第一电极3上，半空心端6与第二电极1相对，并保证半空心铆钉2与第二电极1、第一电极3在同一轴线OO′上；

（3）设置工艺参数，并焊接。首先设定焊接工艺参数：电流为2500A-3500A，电极压力为0.2MPa-0.4MPa，焊接时间为0.8s-1.2s。然后，加压、通电，在焦耳效应的作用下，铆钉变形，形成紧固铆头。

实施例2：

（1）打孔：连接板材为热固性塑料：环氧树脂板，厚度2mm，铆钉尺寸为Φ3mm×8mm的半空心铁铆钉。在板材搭接接头面积的几何中心处打孔，孔直径与铆钉直径相等。用砂纸将孔周围打磨平整并去除毛刺：

（2）装配：将半空心铆钉植入被连接板材的预打孔中，并压紧板材。铆头5与被连接板材紧密接触，铆钉多余部分留在半空心侧，露出4mm。将装配好的接头放置到两电极之间，为避免焊接过程中发生铆钉偏移，变形不均匀。铆头5放置在第一电极3上，半空心端6与第二电极1相对，并保证半空心铆钉2与第二电极1、第一电极3在同一轴线OO′上；

（3）设置工艺参数，并焊接：首先设定焊接工艺参数：电流为600A-1000A，电极压力为0.3 MPa-0.4MPa，焊接时间为1s-5s。然后，加压、通电，在焦耳效应的作用下，铆钉变形，形成紧固铆头。

实施例3：

（1）打孔：连接板材为环氧树脂板和聚丙烯（PP），厚度2mm，铆钉尺寸为Φ3mm×8mm的半空心铝铆钉。在板材搭接接头面积的几何中心处打孔，孔直径与铆钉直径相等。用砂纸将孔周围打磨平整并去除毛刺；

（2）装配：将半空心铆钉植入被连接板材的预打孔中，并压紧板材。铆头（5）与被连接板材紧密接触，铆钉多余部分留在半空心侧，露出4mm。将装配好的接头放置到两电极之间，为避免焊接过程中发生铆钉偏移，变形不均匀。铆头5放置在第一电极3上，半空心端6与第二电极1相对，并保证半空心铆钉2与第二电极1、第一电极3在同一轴线OO′上；

（3）设置工艺参数，并焊接：首先设定焊接工艺参数：由于是异种材料的连接，焊接过程中铆钉发热使PP更易软化变形，因此参数选择时应使热输入量相对连接同种材料时偏低。焊接电流为2000A-3000A，电极压力为0.2 MPa-0.4MPa，焊接时间为0.8s-1.2s。然后，加压、通电，在焦耳效应的作用下，铆钉变形，形成紧固铆头。

本发明主要采用半空心铆钉，利用凹形电极，通过焊接过程中通电阶段的焦耳效应，铆钉发热软化，在电极力作用下将接头两端多余的铆钉镦粗，压塌，形成紧固铆头。本发明操作工序简便、可以实现同种材料或异种材料的高强度、高可靠性的搭接接头。

Claims (7)

1.一种热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其特征在于，其步骤为：

（1）打孔：根据选择的半空心铆钉的直径，在板材搭接接头的几何中心处预打孔，孔径与铆钉直径相等，使铆钉与被连接母材紧密接触；

（2）装配：将铆钉植入连接板材的预打孔中，并压紧板材；铆头（5）与被连接板材紧密接触，铆钉多余部分留在半空心侧；将装配好的接头放置到两电极之间，铆头（5）放置在第一电极（3）上，半空心端（6）与第二电极（1）相对，并使半空心铆钉（2）与第二电极（1）、第一电极（3）在同一轴线（OO′）上；

（3）铆接：采用铝铆钉时，电极压力为0.2MPa-0.4MPa，电流为3000A-3500A，焊接时间为0.8s-1.2s；采用铁铆钉时，电流为600A-1000A，电极压力为0.3 MPa-0.4MPa，焊接时间为1s-5s。

2.根据权利要求1的热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其特征在于在步骤（1）中，铆钉采用半空心铆钉，根据板材厚度h，选择长度为（3-4）h的铆钉，且铆钉实心部分的长度大于5/2h，h为板材厚度。

3.根据权利要求1的热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其特征在于在步骤（2）中，第二电极（1）为半圆形凹模电极，第一电极（3）为平头电极。

4.根据权利要求1的热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其特征在于在步骤（2）中，铆钉伸出板材的半空心部分长度大于2R，R为电极凹坑半径。

5.根据权利要求1的热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其特征在于在步骤（3）中，对于铝铆钉，电流小于3600A；对于铁铆钉，电流小于1200A。

6.根据权利要求1的热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其特征在于在步骤（3）中，利用电阻点焊机进行铆接。

7.根据权利要求1所述的热塑性塑料的铆钉加热连接方法，其特征在于焊接过程采用的铆钉是铝，或者是钢，或者是铜。