CN208527880U - Fe-Al异种材料电阻铆接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种Fe‑Al异种材料电阻铆接装置，包括浮动电极、加压电极和凹模，所述凹模的上端面中心具有内凹的空腔，在凹模的上方布置浮动电极和加压电极，加压电极对准空腔，浮动电极对称分布在加压电极的两侧，浮动电极连接直流电源正极，加压电极连接直流电源负极。本实用新型可以避免异种材料板材铆接因塑性变形不足导致裂纹等缺陷问题，扩大无铆钉铆接应用范围。

Description

Fe-Al异种材料电阻铆接装置

技术领域

本实用新型涉及异种材料连接技术,尤其是一种Fe-Al异种材料电阻铆接装置。

背景技术

近年来，以节能减排为目标的汽车车身轻量化成为汽车工业发展的趋势。铝合金及高强度钢等高比强度材料的应用，可以在保证车身刚性前提下更大限度的实现轻量化。但铝合金与高强钢材料热物理性能差异大且易生成硬脆的金属间化合物，导致其焊接性较差，难以用传统电阻点焊形成可靠连接接头。因此，铝合金/高强钢异种材料连接已成为车身轻量化亟待解决的问题。

对此，TOX公司推出了无铆钉铆接技术(专利号US20080289169)，该技术依靠板件塑性，使板件产生局部变形而将板件咬合在一起。实践证明该技术能有效地避免点焊高热输入量导致的缺陷，保证了接头连接质量，已成为汽车车身异种材料连接应用最为广泛的技术。但该技术在连接铸铝、7000系等高强低塑性铝合金工件时，易出现裂纹，接头性能差；在连接高强钢时，受制板材高屈服强度，需大幅增加铆接力，带来铆接设备尺寸/重量增加、铆模磨损加速等问题，尤其对热成型等超高强度钢板无法形成有效接头。

对此，上海交通大学提出了一种电致塑性无铆钉铆接装置(专利号201010272239.6)，通过该装置在铆接板材形变方向施加电场，利用电致塑性提高板材塑性。但不同金属板材电致塑性能力不同，对塑韧性差异较大板材铆接，如高强低塑性铝合金/高强钢，仍无法解决上述问题。

发明内容

本实用新型目的是针对现有技术存在的上述不足，借助连接板材电导率、接触电阻差异，合理分配流过不同板材内电流大小，差异化降低板材屈服点，整体提高连接板材组合的塑性，而提供的一种Fe-Al异种材料电阻铆接装置。该装置可避免Fe-Al异种材料板材铆接因塑性变形不足导致裂纹等缺陷问题，扩大无铆钉铆接应用范围。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种Fe-Al异种材料电阻铆接装置，包括浮动电极、加压电极和凹模，所述凹模的上端面中心具有内凹的空腔，在凹模的上方布置浮动电极和加压电极，加压电极对准空腔，浮动电极对称分布在加压电极的两侧，浮动电极连接直流电源正极，加压电极连接直流电源负极。

进一步的，所述凹模呈圆柱台结构，所述空腔四周边缘设有圆弧倒角，空腔底部中心设有球状凸起，凸起边缘与空腔底面之间设置过度圆弧，过度圆弧曲率半径为待铆接板材厚度的1/3～2/3，浮动电极的中心线和凸起的中心线对齐。

进一步的，所述浮动电极和加压电极分别连接一个气缸或伺服电缸，通过改变浮动电极施加压力改变待铆接板材接触电阻大小，通过加压电极驱动预热后的待铆接板材塑性变形填充凹模的空腔。

进一步的，所述浮动电极端部圆弧的曲率半径为50mm～150mm，加压电极锥度为0～ 10°，加压电极端部弧面的曲率半径为75mm～200mm。

有益效果：通过该电阻铆接装置可以控制电极加压力，改变板材接触电阻，进而改变预热电流在不同板材内流向分布，控制板材发热量，差异化降低板材屈服点，避免不同板材铆接因塑性变形不足导致裂纹等缺陷问题，扩大无铆钉铆接应用范围。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为采用本实用新型的Fe-Al异种材料电阻铆接工艺流程图；

图中：1-浮动电极，2-加压电极，3-钢板，4-铝板，5-凹模，6-凸起，7-空腔。

具体实施方式：

下面对本实用新型做更进一步的解释。

如图1所示，本实用新型的一种Fe-Al异种材料电阻铆接装置，包括浮动电极1、加压电极2和凹模5。

所述凹模5由铜合金或模具钢加工制造，呈圆柱台结构，凹模5的上端面中心设有内凹的空腔7，空腔7四周边缘设有圆弧倒角，底部设有球形凸起6，凸起6边缘与空腔7底面之间设置过度圆弧，过度圆弧曲率半径为待铆接板材厚度的1/3～2/3。

所述浮动电极1和加压电极2布置在凹模5的上方。浮动电极1和加压电极2均由高强高导材料加工制造。加压电极2对准空腔7，加压电极2中心线和球形凸起6的中心线对齐，浮动电极1对称分布在加压电极2的两侧。在浮动电极1和加压电极2的端部均设有圆弧面，浮动电极1端部圆弧的曲率半径为50mm～150mm，加压电极2端部弧面的曲率半径为75mm～200mm，加压电极2设置0～10°锥度。浮动电极1连接直流电源正极，加压电极2连接直流电源负极。

所述浮动电极1和加压电极2分别连接一个气缸或伺服电缸(图中未示出)，通过改变浮动电极1加压力改变待铆接板材接触电阻大小，通过加压电极2驱动预热后的待铆接板材塑性变形填充凹模5的空腔7。

如图1和2所示，采用本实用新型的Fe-Al异种材料电阻铆接工艺流程为：

1)浮动电极1和加压电极2与焊接电源连接，采用两个独立气缸或电缸分别驱动加压电极2和浮动电极1运动加压，浮动电极1、加压电极2与加压装置之间进行绝缘处理；将钢板3和铝板4叠加放置在凹模5的上端面，铝板4位于钢板3与凹模5之间；，

2)通过浮动电极1、加压电极2以及凹模5共同向钢板3、铝板4施加设定的压紧力，使钢板3、铝板4和凹模5完全贴合，然后接通直流电源，通电加热使钢板3和铝板4软化，设定固定时间后，增加加压电极2压力，驱动钢板3、铝板4产生塑性变形，并迫使钢板3和铝板4进入空腔7，直至铝板完全填充空腔7，使钢板3和铝板4之间形成机械互锁，最终形成无铆钉铆接接头，铆接完成后，切断直流电，加压电极2与浮动电极1退回初始工位，无铆钉铆接完成。

上述工艺中，钢板3采用DP980高强钢，厚度为1.5mm，铝板4采用SF36铸造铝合金，厚度为2mm；加压电极2设定的压紧力F2为4000N，浮动电极1设定的压紧力F1 为3000N，通电电流为8KA，通电时间300ms。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种Fe-Al异种材料电阻铆接装置，其特征在于，包括浮动电极(1)、加压电极(2)和凹模(5)，所述凹模(5)的上端面中心具有内凹的空腔(7)，在凹模(5)的上方布置浮动电极(1)和加压电极(2)，加压电极(2)对准空腔(7)，浮动电极(1)对称分布在加压电极(2)的两侧，浮动电极(1)连接直流电源正极，加压电极(2)连接直流电源负极。

2.根据权利要求1所述的一种Fe-Al异种材料电阻铆接装置，其特征在于，所述凹模(5)呈圆柱台结构，所述空腔(7)四周边缘设有圆弧倒角，空腔(7)底部中心设有球状凸起(6)，凸起(6)边缘与空腔(7)底面之间设置过度圆弧，过度圆弧曲率半径为待铆接板材厚度的1/3～2/3，浮动电极(1)的中心线和凸起(6)的中心线对齐。

3.根据权利要求1或2所述的一种Fe-Al异种材料电阻铆接装置，其特征在于：所述浮动电极(1)和加压电极(2)分别连接一个气缸或伺服电缸，通过改变浮动电极(1)施加压力改变待铆接板材接触电阻大小，通过加压电极(2)驱动预热后的待铆接板材塑性变形填充凹模(5)的空腔(7)。

4.根据权利要求3所述的一种Fe-Al异种材料电阻铆接装置，其特征在于：所述浮动电极(1)端部圆弧的曲率半径为50mm～150mm，加压电极(2)锥度为0～10°，加压电极(2)端部弧面的曲率半径为75mm～200mm。