CN108424726A - 一种异种胶分区固化粘铆方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种异种胶分区固化粘铆方法，属于粘铆复合连接工艺领域，解决现有粘铆技术没有充分考虑铆接区域的固化度对铆接的影响，利用不同胶粘剂的特性对胶层不同区域的固化度进行调节，提高粘铆件连接的可靠性，保证获得高质量粘铆接头的技术问题；本发明将固化时间不同的胶分别涂覆在塑料套内部区域和塑料套外部区域，当塑料套外部区域的胶层完全固化的时候塑料内部的胶层处于液态或者固液混合态，有利于铆接，获得高质量铆接接头，且能够有效地延长粘铆件的使用寿命。

Description

一种异种胶分区固化粘铆方法

技术领域

本发明属于粘铆复合连接工艺领域，具体涉及一种异种胶分区固化粘铆方法。

背景技术

汽车、轮船、飞机与航天飞船等运输设备的自身重量对其运输性能与成本等指标因素有重要的影响。因此汽车、船舶、飞机、航天等行业需要新型的连接工艺技术，在保证整体刚度与耐撞等性能前提下，用轻质材料替代传统高强度钢等材料，减少自身总重量，实现车身轻量化，降低能源消耗，提高运输效率，减少生产成本。

粘铆复合连接技术是实现轻量化的有效途径之一。粘铆复合连接技术是对已胶接的板材进行铆接。粘铆复合连接工艺通过胶层作为绝缘性材料将板材分开，具有良好的抗腐蚀性与连接固定的作用，铆接可以防止胶接突然失效，起到失效缓冲的作用。粘铆复合连接接头的疲劳强度与静力强度比单一接铆接接头或胶接接头高。

粘铆复合连接工艺不仅仅应用于金属与非金属连接，还可以应用于非金属与金属连接，非金属与非金属连接。以钢、铝材料为例，现如今粘铆复合连接的工艺路线是以下两种：1.钢铝板胶接表面预处理——钢铝板胶接——钢铝板粘接接头固化——钢铝板铆接；2.钢铝板胶接表面预处理——钢铝板胶接——钢铝板铆接——钢铝板粘铆接头固化。

在上述工艺路线中，两块材板之间采用同一种胶进行交接，需要在适当的固化温度下进行多次固化，来满足工艺要求。在粘铆复合连接的工艺路线中，铆接与胶接固化的工序是分离的，钢铝板的铆接都是在胶接固化结束，或者在胶接固化之前，上述工艺没有充分考虑铆接区域的固化度对铆接的影响，也没有利用不同胶粘剂的特性对胶层不同区域的固化度进行调节，胶层失效后，粘铆件连接的可靠性无法保证，无法保证获得高质量的粘铆接头，因此，本发明设计了一种异种胶分区固化的粘铆新型工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种异种胶分区固化粘铆方法，解决现有粘铆技术没有充分考虑铆接区域的固化度对铆接的影响，利用不同胶粘剂的特性对胶层不同区域的固化度进行调节，提高粘铆件连接的可靠性，保证获得高质量粘铆接头的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明一种异种胶分区固化粘铆方法具体包括以下步骤：

步骤一、取两块板料，分别为上层板料和下层板料，上层板料和下层板料的形状和大小均相同；并分别在上层板料和下层板料上开有孔径大小的通孔；

步骤二：对步骤一中的上层板料和下层板料进行除杂预处理；

步骤三：通过高分子胶粘剂将塑料套粘接在下层板料的中心位置上，保证待铆接区位于塑料套的内部；

步骤四、塑料套将下层板料划分了两个区域，塑料套内部区域和塑料套外部区域；将两种固化时间不同的两种胶分别涂在塑料套内部区域和塑料套外部区域，保证塑料套外部区域的胶层完全固化的时候塑料套内部的胶层为液态或者固液混合态，之后将上层板料、下层板料进行胶接，当塑料套外部区域的胶层完全固化后得到胶粘板；

步骤五、将步骤四中获得的胶粘板通过有铆钉或无铆钉的方式进行铆接。

步骤六、铆接完成后，当塑料套内部的高温固化胶完全固化时，完成粘铆连接工艺。

优选的在步骤四中，将高温固化胶填充在塑料套内部区域，将低温固化胶或常温固化胶涂抹在塑料套外部区域。

优选的在步骤四中，填充在塑料套内部区域和塑料套外部区域的胶均为常温固化胶或者高温固化胶或者低温固化胶，但是要保证塑料套外部区域的胶层已经完全固化的时候，塑料套内部的胶层为液态或者固液混合态。

优选的是，步骤一中上层板料和下层板料包括：金属板材与金属板材、金属与非金属板、金属与塑料板材、塑料与非金属板材。

优选的是，步骤一中上层板材和下层板材分别为低碳钢钢板和塑料板。

优选的是，在步骤四中,在胶粘板上，在塑料套的外围采用常温固化胶，在塑料套的内部采用高温固化胶，铆接前，塑料套内部的胶仍为液体状态。

优选的是，步骤四中的高温固化胶为环氧酚醛胶，低温固化胶粘剂为环氧树脂胶。

本发明的有益技术效果：

1、本方法中塑料套将涂胶区分为塑料套内部区域和塑料套外部区域，将固化时间不同的胶分别均匀的涂覆在塑料套内部区域和塑料套外部区域，并保证塑料套外部区域的胶层完全固化的时候，塑料套内部区域的胶层为液态或者固液混合态，这样塑料套外部区域的胶层率先固化，既对塑料套起到粘接固定的作用，也为后续粘接板的预压紧提供支撑力，塑料套内部区域的胶层在铆接完成后处于液态或固液混合态，易于铆接，有效地避免了对固化度较高的胶层进行铆接，冲头的冲击会破坏胶层，无法起到板材连接的作用；

2、采用固化时间不同的两种胶对两块板材进行铆接，由于胶铆件的用途及环境不同，且两种胶的耐热度、老化效率不同，一种胶失效了，另一种胶仍未失效，保证了粘铆件的使用寿命，且适用环境广泛；

3、塑料套将两种不同成分的胶分隔开，避免异种胶之间发生化学反应，防止胶层发生失效，同时塑料套也能够起到一定的支撑作用，确定胶层的厚度能够达到要求，塑料套也能够防止套内的液体状态的高温固化胶在铆接的过程中溢出，具有一定厚度的塑料套在预压紧时，也能够承受一定的预紧力；

4、采用异种胶分区固化的粘铆方法，胶层将两块板料紧密的连接在一起，只需夹紧其中一块板料就能将两块板料进行定位，实现了不同板材间的一体化粘铆；

5、胶层充分填入上板料与下板料之间的缝隙，防止了由于两块板件连接得不紧密，而在边缘区域产生较大缝隙甚至是翘曲等工艺缺陷；且有效地防止了粘铆件在复杂的工作环境下，灰尘与水滞留在板缝中而对金属板件造成的腐蚀；

7、上板料和下板料在胶层的固定作用下，不能发生沿板面方向的相对移动和绕铆钉的转动，从而大大的减少对铆钉的冲击载荷的作用，提高了铆接构件的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种异种胶分区固化粘铆方法的流程图；

图2为本发明一种异种胶分区固化粘铆方法中铆接时，外围胶层完全固化的胶粘板示意图；

图3为本发明一种异种胶分区固化粘铆方法中塑料套粘接在下层板上的示意图；

图4为本发明一种异种胶分区固化粘铆方法中胶粘板被铆接装置预压紧示意图；

图5为本发明一种异种胶分区固化粘铆方法中有铆钉铆接成形示意图；

图6为本发明一种异种胶分区固化粘铆方法中无铆钉铆接示意图；

图7为本发明实施例二的流程图；

图8为本发明实施例五的流程图；

其中，1、塑料套外部区域胶层，2、上层板料，3、塑料套，4、下层板料，5、塑料套内部区域胶层，6、压边圈，7、冲头、8、下模、 9、铆钉、10、胶粘板，11、凹模。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例一：

参见附图1-6，本发明一种异种胶分区固化粘铆方法，包括以下步骤：

步骤一、取两块板料，分别为上层板料2和下层板料4，上层板料2和下层板料4的形状和大小均相同；并分别在上层板料2和下层板料4上开有孔径大小的通孔；

步骤二：对步骤一中的上层板料2和下层板料4进行除杂预处理；

步骤三：通过高分子胶粘剂将塑料套3粘接在上层板料2或者下层板料2的中心位置上，保证待铆接区位于塑料套3的内部；

步骤四、塑料套3将上层板2料或者下层板料4划分了两个区域，塑料套内部区域和塑料套外部区域；将两种固化时间不同的两种胶分别均匀地涂覆在塑料套内部区域和塑料套外部区域，并将上层板料2、下层板料4进行胶接，保证塑料套外部区域胶层1完全固化的时候塑料套内部区域胶层5为液态或者固液混合态，当塑料套外部区域胶层 1完全固化后得到胶粘板10；

步骤五、将步骤四中获得的胶粘板10通过有铆钉或无铆钉的方式进行铆接；

步骤六、铆接完成后，当塑料套3内部的高温固化胶完全固化时，完成粘铆连接工艺。

优选的在步骤四中，将高温固化胶填充在塑料套内部区域，将低温固化胶或常温固化胶涂抹在塑料套外部区域。

优选的在步骤四中，填充在塑料套内部区域和塑料套外部区域的胶均为常温固化胶或者高温固化胶或者低温固化胶，但是要保证塑料套外部区域的胶层已经完全固化的时候，塑料套内部的胶层为液态或者固液混合态。

优选的是，步骤一中上层板料和下层板料包括：金属板材与金属板材、金属与非金属板、金属与塑料板材、塑料与非金属板材。

优选的是，步骤一中上层板材和下层板材分别为低碳钢钢板和塑料板。

优选的是，在步骤四中,在胶粘板上，在塑料套的外围采用常温固化胶，在塑料套的内部采用高温固化胶，铆接前，塑料套内部的胶仍为液体状态。

优选的是，步骤四中的高温固化胶为环氧酚醛胶，低温固化胶粘剂为环氧树脂胶。

实施例二：

采用有铆钉的铆接方式对胶粘板进行铆接，所采用的铆接装置包括压边圈6、冲头7和下模8，冲头在压边圈的中心通孔中上下进行移动；还需要借助加热机构和铆钉传送机构；

步骤一：取两块板料，分别为低碳钢钢板和铝合金板，低碳钢钢板和铝合金板的结构和大小相同，长80mm，宽40mm，厚1mm，并分别在低碳钢钢板和铝合金板，上开有孔径大小的通孔；

步骤二：对步骤一中的低碳钢钢板和铝合金板进行除杂预处理；

步骤三：通过高分子胶粘剂将塑料套粘接在铝合金板的中心位置上，保证待铆接区位于塑料套的内部；

步骤四、塑料套3将铝合金板划分了两个区域，塑料套内部区域和塑料套外部区域；将高温固化胶充分填充在塑料套内部区域，将低温固化胶或常温固化胶涂抹在塑料套外部区域，之后将低碳钢钢板、铝合金板进行胶接，当塑料套外部区域胶层5完全固化后得到胶粘板；

步骤五、将步骤四中获得的胶粘板放在铆接装置的下模，并对胶粘板进行定位，待铆接的位置与铆接装置的下模8和冲头7的轴心线在一条直线上，驱动铆接装置的压边圈6向下运动将胶粘板10进行预压紧，准备进行铆接；

步骤六、通过铆钉传送机构将铆钉9送至在铆接装置的冲头7正下方，驱动冲头7向下运动，在冲头7的冲压力的作用下铆钉9尾部在下模8的作用下变形，将胶粘板10紧密地连接在一起，铆接完成；

步骤七、铆接完成后，通过加热机构对塑料套内部区域胶层1进行高温加热，当塑料套内部的高温固化胶完全固化时，完成粘铆连接工艺成，此时的加热温度不能超过低温固化胶的适用范围。

实施例三：

本实施例与实施例二的区别在于，步骤四中，塑料套3内部区域涂环氧酚醛胶，塑料套外部区域涂环氧树脂胶。

实施例四：

采用无铆钉的铆接方式对胶粘板进行铆接，所采用的铆接装置包括压边圈6、冲头7、凹模11；凹模11上设有凹模型腔，冲头7在压边圈6的中心通孔中上下进行移动；

步骤一：取两块板料，分别为低碳钢钢板和铝合金板，低碳钢钢板和铝合金板的结构和大小相同，长80mm，宽40mm，厚1mm，并分别在低碳钢钢板和铝合金板，上开有孔径大小的通孔；

步骤二：对步骤一中的低碳钢钢板和铝合金板进行除杂预处理；

步骤三：将塑料套3粘接在铝合金板的中心位置上，保证待铆接区位于塑料套3的内部；

步骤四、塑料套将铝合金板划分了两个区域，塑料套内部区域和塑料套外部区域；将环氧树脂A-B胶填充在塑料套内部区域，将硅胶固化剂涂覆在塑料套外部区域，之后将低碳钢钢板和铝合金板进行胶接，当硅胶固化剂完全固化后得到胶粘板10；

步骤五、将步骤四中获得的胶粘板10放在铆接装置的凹模11上，并对胶粘板10进行定位，待铆接的位置与铆接装置的凹模11和冲头 7的轴心线在一条直线上，驱动铆接装置的压边圈6向下运动将胶粘板10进行预压紧，准备进行铆接；

步骤六、驱动冲头向7下运动，胶接板10的铆接区域在冲头7 和凹模11型腔的共同作用下变形，形成燕尾式的自锁结构，将胶粘板10紧密地连接在一起，铆接完成；

步骤七、对完成铆接的胶粘板10在室温下进行固化，当环氧树脂A-B胶完全固化时，完成粘铆连接工艺成。

实施例五：

本实施例与实施例一的区别在于，在塑料套3外部区域涂的胶的固化时间为24小时的常温固化胶，塑料套3内部涂覆的胶的固化时间为36小时的常温固化胶，在固化时间在25小时-35小时的时候进行铆接。

Claims (7)

1.一种异种胶分区固化粘铆方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、取两块板料，分别为上层板料(2)和下层板料(4)，上层板料(2)和下层板料(4)的形状和大小均相同；并分别在上层板料(2)和下层板料(4)上开有孔径大小的通孔；

步骤二：对步骤一中的上层板料(2)和下层板料(4)进行除杂预处理；

步骤三：通过高分子胶粘剂将塑料套(3)粘接在上层板料(2)或者下层板料(2)的中心位置上，保证待铆接区位于塑料套(3)的内部；

步骤四、塑料套(3)将上层板料(2)或者下层板料(4)划分了两个区域，塑料套内部区域和塑料套外部区域；将两种固化时间不同的两种胶分别均匀地涂覆在塑料套内部区域和塑料套外部区域，并将上层板料(2)、下层板料(4)进行胶接，保证塑料套外部区域胶层(1)完全固化的时候塑料套内部区域胶层(5)为液态或者固液混合态，当塑料套外部区域胶层(1)完全固化后得到胶粘板(10)；

步骤五、将步骤四中获得的胶粘板(10)通过有铆钉或无铆钉的方式进行铆接；

步骤六、铆接完成后，当塑料套(3)内部的高温固化胶完全固化时，完成粘铆连接工艺。

2.根据权利要求1所述的一种异种胶分区固化粘铆方法，其特征在于，步骤四中，将高温固化胶填充在塑料套内部区域，将低温固化胶或常温固化胶涂抹在塑料套外部区域。

3.根据权利要求1所述的一种异种胶分区固化粘铆方法，其特征在于，步骤四中，填充在塑料套内部区域和塑料套外部区域的胶均为常温固化胶或者高温固化胶或者低温固化胶，但是要保证塑料套外部区域的胶层已经完全固化的时候，塑料套内部的胶层为液态或者固液混合态。

4.根据权利要求1所述的一种异种胶分区固化粘铆方法，其特征在于，步骤一中上层板料和下层板料包括：金属板材与金属板材、金属与非金属板、金属与塑料板材、塑料与非金属板材。

5.根据权利要求1所述的一种异种胶分区固化粘铆方法，其特征在于，步骤一中上层板材和下层板材分别为低碳钢钢板和塑料板。

6.根据权利要求1所述的一种异种胶分区固化粘铆方法，其特征在于，在步骤四中,在胶粘板上，在塑料套的外部区域涂覆常温固化胶，在塑料套的内部区域涂覆高温固化胶，铆接前，塑料套内部的胶仍为液体状态。

7.根据权利要求1所述的一种异种胶分区固化粘铆方法，其特征在于，步骤四中的高温固化胶为环氧酚醛胶，低温固化胶粘剂为环氧树脂胶。