TW201738016A - 電阻鉚接裝置及方法 - Google Patents

Abstract

一種電阻鉚接裝置，用以接合一第一金屬片及第二金屬片，該電阻鉚接裝置包含一上電極件及一下電極件，該上電極件具有一凸出部，用以接觸該第一金屬片，該下電極件具有一凹陷部，用以容置一鉚釘，且該鉚釘用以接觸該第二金屬片。

Description

電阻鉚接裝置及方法

本發明係關於一種電阻鉚接裝置及方法，特別是關於一種用於接合異質的二金屬片的電阻鉚接裝置及方法。

電阻點銲(Resistance Spot Welding)及鉚接(Riveting)均為工業界廣為運用之接合技術，其中電阻點銲涉及被銲接物之加熱及物理變化，鉚接則為機械力的接合方式。

然而，電阻點銲及鉚接兩種接合技術運用在鋼片及鋁片之接合時，均呈現出各自的缺點。以電阻點銲技術而言，由於鋼材及鋁材無法互相融合，以電阻點銲的方式僅能夠使鋼片及鋁片各自產生熔融銲核，但銲核無法互相接合，鋼片及鋁片之間仍存在FeAl、FeAl₂、Fe₂Al₃、FeAl₃等多種金屬間化合物，這些金屬間化合物具有硬脆的特性，導致形成在鋼片及鋁片之間的點銲形成的銲核缺乏足夠的支撐強度，因而影響鋼片及鋁片接合的緊密性。另外，將鋼片及鋁片以鉚接(自沖鉚接)技術進行接合目前已有實際運用的案例，但是鉚接技術較容易受到鋼片種類及強度的影響而有所侷限，例如鋼片屬於強度較高的先進高強度鋼(AHSS)，鉚接技術所採 用的鉚釘需要有特殊的設計及材質，而且鉚接所需施加的壓力較高，因而提高對設備要求的水準，相對使得成本大幅增加。

故，有必要提供一種改良的電阻鉚接裝置及方法，以解決上述習用技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種電阻鉚接裝置，利用組合電阻點銲及鉚釘接合的方式，避免鋼片及鋁片之接面過於硬脆的情形，以提升鋼片及鋁片的接合強度。

本發明之另一目的在於提供一種電阻鉚接方法，利用組合電阻點銲及鉚釘接合的方式，提高鋼片及鋁片接合的緊密度，且可降低所使用設備的備置成本。

為達上述之目的，本發明提供一種電阻鉚接裝置，用以接合異質的一第一金屬片及一第二金屬片，該電阻鉚接裝置包含一上電極件及一下電極件；該上電極件具有一上本體及一凸出部，該凸出部設置在該上本體的一端緣，用以接觸該第一金屬片；該下電極件具有一下本體及一凹陷部，該凹陷部形成在該下本體的一端緣，用以容置一鉚釘，其中該鉚釘用以接觸該第二金屬片，並用以接合該第一及第二金屬片。

在本發明之一實施例中，該凸出部呈錐狀。

在本發明之一實施例中，該凸出部具有一接觸平面，該接觸平面與該下電極件的凹陷部相對。

在本發明之一實施例中，該接觸平面的一直徑小於該凹陷部的一孔徑。

在本發明之一實施例中，該鉚釘具有一基座及一尖端，該基座的一厚度相等於該凹陷部的一深度。

在本發明之一實施例中，該電阻鉚接裝置另包含一墊片，該墊片具有一固定槽，用以容置該下電極件。

為達上述之目的，本發明提供一種電阻鉚接方法，包含步驟：一備置步驟，將一鉚釘放置在一下電極件的一凹陷部中，並且將異質的一第一金屬片及一第二金屬片放置在該下電極件及一上電極件之間；一加壓步驟，以該上電極件的一凸出部抵靠該第一金屬片，並且使該鉚釘抵靠該第二金屬片；一加熱步驟，對該上電極件及下電極件通電，使該鉚釘的一尖端熔融形成一銲核並用以接合該第一及第二金屬片上；及一分離步驟，將該上電極件及下電極件自該第一及第二金屬片移開。

在本發明之一實施例中，在該備置步驟中，該上電極件的凸出部抵接的第一金屬片為一鋼片。

在本發明之一實施例中，在該備置步驟中，該鉚釘為低碳鋼材料。

在本發明之一實施例中，在該加壓步驟中，該鉚釘抵靠的第二金屬片為一鋁片。

如上所述，利用組合電阻點銲及鉚釘接合的方式，在該上電極件及該下電極件通電，使該鉚釘的尖端穿過受熱軟化的鋁片，進而與鋼片熔融接合，避免鋼片及鋁片之接面過於硬脆的情形，藉此提升鋼片及鋁片的接合強度及的緊密度，同時也降低所使用設備的備置成本。

100‧‧‧電阻鉚接裝置

101‧‧‧第一金屬片

102‧‧‧第二金屬片

2‧‧‧上電極件

21‧‧‧上本體

22‧‧‧凸出部

221‧‧‧接觸平面

3‧‧‧下電極件

31‧‧‧下本體

32‧‧‧凹陷部

4‧‧‧墊片

41‧‧‧固定槽

5‧‧‧鉚釘

51‧‧‧基座

52‧‧‧尖端

53‧‧‧銲核

S201‧‧‧備置步驟

S202‧‧‧加壓步驟

S203‧‧‧加熱步驟

S204‧‧‧分離步驟

第1至4圖是本發明電阻鉚接裝置的一較佳實施例對二金屬片進行接合的一示意圖；及第5圖是本發明電阻鉚接方法的一較佳實施例的一流程圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1圖所示，為本發明之電阻鉚接裝置的一較佳實施例，用以接合異質的一第一金屬片101及一第二金屬片102，該電阻鉚接裝置100包含一上電極件2、一下電極件3及一墊片4。本發明將於下文詳細說明各元件的細部構造、組裝關係及其運作原理。

續參照第1圖所示，該上電極件2具有一上本體21及一凸出部22，該凸出部22設置在該上本體21的一端緣，其中該凸出部22具有一接觸平面221，用以接觸該第一金屬片101。在本實施例中，該凸出部22呈錐狀，且該第一金屬片101為一鋼片。再者，該上電極件2係由導電度較佳之銅合金製成，例如為Cu-Cr、Cu-Zr、Cu-Cr-Zr或Cu-Be...等適合作為電極材質之銅合金。

續參照第1圖所示，該下電極件3具有一下本體31及一凹陷部32，該凹陷部32形成在該下本體31的一端緣，用以容置一鉚釘4，其中該鉚釘4用以接觸該第二金屬片102，並用以接合該第一及第二金屬片101、102。在本實施例中，該接觸平面221與該下電極件3的凹陷部32相對，而且該接觸平面221的一直徑小於該凹陷部32的一孔徑，另外該第二金屬片102為一鋁片。再者，該下電極件3係由導電度較佳之銅合金製成，例如為Cu-Cr、Cu-Zr、Cu-Cr-Zr或Cu-Be...等適合作為電極材質之銅合金。

續參照第1圖所示，該墊片4具有一固定槽41，用以容置該下電極件3，也就是說，該下電極件3係卡合固定在該墊片4的固定槽41中，另外，該鉚釘5具有一基座51及一尖端52，該尖端52自該基座51的一表面延伸。在本實施例中，該基座51的一厚度相等於該凹陷部32的一深度，使該鉚釘5能夠緊密的卡合在該凹陷部32中。

依據上述的結構，如第1圖所示，先將該鉚釘5放置固定在該下電極件3的凹陷部32中，並且將異質的該第一金屬片101及該第二金屬片102重疊放置在該下電極件3及該上電極件2之間；如第2圖所示，接著將該上電極件2的凸出部22抵靠該第一金屬片101，並且使該鉚釘5的尖端52抵靠該第二金屬片102；如第3圖所示，之後對該上電極件2及下電極件3通電，使該鉚釘5的尖端52熔融形成一銲核53，並用以接合該第一金屬片101及第二金屬片102上；如第4圖所示，最後將該上電極件2及下電極件3自該第一金屬片101及第二金屬片102移開，進而完成該第一金屬片101、第二金屬片102及該鉚釘5緊密接合的成品。

要說明的是，以鋼片及鋁片接合為例，本實施例採用上述電阻鉚接，另一比較例採用電阻點銲，分別進行鋼片及鋁片接合後，針對銲核品質的比對性分析。首先針對本實施例及比較例之銲核的觀察，其中本實施例的鉚釘順利穿過鋁片，並且與鋼片完成融熔接合，鉚釘與鋼片之間的銲核並無產生明顯的接面層，反觀比較例之銲核中間產生明顯之Fe-Al介金屬化合物層，並且發現鋼片之銲核因過度膨脹而擠壓到鋁片之銲核，因而影響銲核的接合強度。另外，本實施例進行的拉剪強度(Tensile Strength)及十字拉伸強度(Cross Tension Strength)試驗，其中鋼片及鋁片的接合強度及銲核品質皆優於比較例，因此，本發明電阻鉚接裝置確實可對鋼片及鋁片達到緊密接合的效果。

藉由上述的設計，利用組合電阻點銲及鉚釘接合的方式，在該上電極件2及該下電極件3通電，使該鉚釘5的尖端52穿過受熱軟化的鋁片，進而與鋼片熔融接合，避免鋼片及鋁片之接面過於硬脆的情形，藉此提升鋼片及鋁片的接合強度及的緊密度，同時也降低所使用設備的備置成本。

請參照第5圖並配合第1圖所示，本發明電阻鉚接方法的一較佳實施例，係藉由上述電阻鉚接裝置100對異質的一第一金屬片101及一第二金屬片102進行接合，該電阻鉚接方法包含一備置步驟S201、一加壓步驟S202、一加熱步驟S203及一分離步驟S204。本發明將於下文詳細說明各個步驟及運作原理。

續參照第5圖並配合第1圖所示，在該備置步驟S201中，將一鉚釘5放置在一下電極件3的一凹陷部32中，並且將異質的一第一金屬片 101及一第二金屬片102放置在該下電極件3及一上電極件2之間。在本實施例中，該上電極件2的凸出部22抵接的第一金屬片101為一鋼片，而且該鉚釘5為低碳鋼材料。

續參照第5圖並配合第2圖所示，在該加壓步驟S202中，以該上電極件2的一凸出部22抵靠該第一金屬片101，並且使該鉚釘5的一尖端52抵靠該第二金屬片102。在本實施例中，該鉚釘5的尖端52抵靠的第二金屬片102為一鋁片。

續參照第5圖並配合第3圖所示，在該加熱步驟S203中，對該上電極件2及下電極件3通電，使該鉚釘5的尖端52熔融形成一銲核53，並用以接合該第一金屬片101及第二金屬片102上。

續參照第5圖並配合第4圖所示，在該分離步驟S204中，將該上電極件2及下電極件3自該第一金屬片101及第二金屬片102移開，進而完成該第一金屬片101、第二金屬片102及該鉚釘5緊密接合的成品。

藉由上述的設計，。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧電阻鉚接裝置

101‧‧‧第一金屬片

102‧‧‧第二金屬片

2‧‧‧上電極件

21‧‧‧上本體

22‧‧‧凸出部

221‧‧‧接觸平面

3‧‧‧下電極件

31‧‧‧下本體

32‧‧‧凹陷部

4‧‧‧墊片

41‧‧‧固定槽

5‧‧‧鉚釘

51‧‧‧基座

52‧‧‧尖端

Claims (10)

1. 一種電阻鉚接裝置，用以接合異質的一第一金屬片及一第二金屬片，該電阻鉚接裝置包含：一上電極件，具有一上本體及一凸出部，該凸出部設置在該上本體的一端緣，用以接觸該第一金屬片；及一下電極件，具有一下本體及一凹陷部，該凹陷部形成在該下本體的一端緣，用以容置一鉚釘，其中該鉚釘用以接觸該第二金屬片，並用以接合該第一及第二金屬片。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電阻鉚接裝置，其中該凸出部呈錐狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電阻鉚接裝置，其中該凸出部具有一接觸平面，該接觸平面與該下電極件的凹陷部相對。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電阻鉚接裝置，其中該接觸平面的一直徑小於該凹陷部的一孔徑。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電阻鉚接裝置，其中該鉚釘具有一基座及一尖端，該基座的一厚度相等於該凹陷部的一深度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電阻鉚接裝置，另包含一墊片，該墊片具有一固定槽，用以容置該下電極件。
7. 一種電阻鉚接方法，包含步驟：一備置步驟，將一鉚釘放置在一下電極件的一凹陷部中，並且將異質的一第一金屬片及一第二金屬片放置在該下電極件及一上電極件之間； 一加壓步驟，以該上電極件的一凸出部抵靠該第一金屬片，並且使該鉚釘抵靠該第二金屬片；一加熱步驟，對該上電極件及下電極件通電，使該鉚釘的一尖端熔融形成一銲核並用以接合該第一及第二金屬片上；及一分離步驟，將該上電極件及下電極件自該第一及第二金屬片移開。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電阻鉚接方法，其中在該備置步驟中，該上電極件的凸出部抵接的第一金屬片為一鋼片。
9. 如申請專利範圍第7項所述之電阻鉚接方法，其中在該備置步驟中，該鉚釘為低碳鋼材料。
10. 如申請專利範圍第7項所述之電阻鉚接方法，其中在該加壓步驟中，該鉚釘抵靠的第二金屬片為一鋁片。