[發明專利]激光加熱無鉚釘鉚接裝置

有效

• 申請號: 201210166728.2
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102672062A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 莊蔚敏;劉學成;陳延紅;于皖東;梁麗麗;曹德闖
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B21D39/02
• 分類號: B21D39/02;B21D37/16;B21D37/10
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術領域

本發明涉及的一種汽車制造技術領域的無鉚釘鉚接裝置，具體是一種激光加熱無鉚釘鉚接裝置。

技術背景

汽車工業的發展與世界能源、環境問題日益激烈的矛盾促進了汽車輕量化理念的發展，在該理念下，鋁合金、鎂合金由于密度低，耐腐蝕性好等特點越來越多的應用到汽車行業中，高強鋼、碳纖維材料具有較高的比強度也在車身上得到了廣泛應用。鋁鎂合金由于具有較高的導熱性、表面易氧化，因此傳統的點焊連接工藝很難實現鋁鎂合金板料之間的連接；而新型結構往往需要對不同材料如鋼與鋁合金之間進行連接，此時點焊在焊接不同材料時由于熔點和熱膨脹系數差異較大，焊接時焊點出現硬而脆的金屬化合物，難以實現有效地焊接接頭。

新材料的應用促進了新工藝的發展，針對點焊在新型輕質材料連接中的缺點國外提出無鉚釘鉚接工藝，無鉚釘鉚接工藝屬于機械壓鉚工藝，板料在沖頭壓力作用下在凹模內發生塑性變形，由于凹模內部的結構使得上下板料在流動過程中在凹模內部形成鑲入量，實現上下兩塊板料之間的鎖死、連接。因此無鉚釘鉚接過程屬于冷成型過程，沒有點焊板料融化過程中所帶來的應力集中等問題，無鉚釘鉚接接頭在具有較好的靜態力學性能外還具有比點焊更加理想的動態強度。而對于鋁鎂合金材料由于材料成形性能較差在無鉚釘成形過程中經常出現鋁合金被沖斷，材料發生裂紋等現象；此外對于高強鋼，由于材料屈服極限較高，不容易成形，在鉚接成形過程中需要較大的成形抗力，對無鉚釘鉚接設備提出了更高的要求，增加了鉚接成本。

溫控成形技術能增強材料的成形性能，降低材料屈服、強度極限，增加材料的延展性，成形性能。對于鋁合金材料，隨著成形溫度的升高材料屈服極限降低，材料成形抗力降低，材料成形極限提高，在沖壓過程中不容易出現裂紋和沖斷。

發明內容

本發明針對目前無鉚釘鉚接技術的不足，提出一種激光加熱無鉚釘鉚接裝置，通過引入激光加熱溫控成形方法來增加鋁鎂合金金屬成形性能，以解決鋁鎂合金等成形性差材料在鉚接過程中被沖斷的問題；同時利用激光加熱溫控成形方法降低材料屈服極限，減小發生塑性變形時的變形抗力，降低了鉚接高強材料對無鉚釘鉚接設備鉚接力、框架剛度的要求。

本發明是通過以下技術方案實現的，結合附圖說明如下：

一種激光加熱無鉚釘鉚接裝置，主要由復合沖頭、復合壓邊圈、復合凹模和激光控制系統組成，所述復合沖頭(1)內套于復合壓邊圈(5)中，并與工件、復合凹模(11)由上而下同軸布置；所述的復合沖頭(1)為空心圓臺結構，空心圓孔I(4)內部螺紋裝配光纖管I(2)和凹透鏡I(3)，凹透鏡I(3)裝在光纖光管I(2)底部，凹透鏡I(3)距復合沖頭(1)下端面有一微小距離，復合沖頭(1)下端面直徑小于上端面直徑，即外表面設有一定的拔模斜角，以方便沖頭退模，下端面邊緣設有圓形倒角。

所述復合壓邊圈(5)為用于施加壓邊力的環形柱體，其下表面靠近中心孔處環向至少開設一對矩形凹槽(6)，每個凹槽與沿著直徑方向的方形凹槽(8)連接，(矩形凹槽(6)內固定有熱敏電阻(7)，熱敏電阻的外表面高于復合壓邊圈(5)的下表面，以確保熱敏電阻能充分接觸到鉚接板料上，與熱敏電阻相連的導線布置在方形凹槽(8)內，并與激光控制系統相連。)

所述復合凹模(11)頂部設有空腔，空腔底部圓周處設有截面為半圓形的環形凹槽(12)，空腔底部中心處設有空心圓孔II(14)，空心圓孔II(14)內部螺紋裝配光纖管II(16)和凹透鏡II(15)，凹透鏡II(15)設在光纖管II(16)的上部，凹透鏡II(15)上表面低于復合凹模(11)上表面。

所述復合凹模(11)上表面靠近空腔處環向開設有矩形凹槽(6)，每個凹槽與沿著直徑方向的方形凹槽(8)連接，熱敏電阻(7)布置在復合凹模(11)上的矩形凹槽(6)內，并且熱敏電阻(7)的外表面高于復合凹模(11)的上表面，以確保熱敏電阻(7)能充分接觸到鉚接板料上，與熱敏電阻(7)相連的導線布置在方形凹槽(8)內，并與激光控制系統相連。

本發明相比現有技術具有以下優點：結合溫控成形技術，通過對無鉚釘鉚接材料鉚接區域進行加熱，增加材料成形能力如延展性，流動性，一方面避免了脆性材料在鉚接成形過程中裂紋的產生；另一方面降低了高強板料發生塑性變形的變形抗力，提高了高強材料塑性變形能力，能夠鉚接出質量更好的接頭。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為復合壓邊圈結構示意圖。

圖3為復合凹模接頭示意圖。

圖4為實施例工藝流程圖，其中：

圖4(a)激光加熱；