[發(fā)明專利]板材連接方法及汽車車身或底盤

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510463231.0
• 申請(qǐng)日: 2015-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN105598566B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方向凡;張帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊諾瓦科技有限公司
• 主分類號(hào): B23K11/00
• 分類號(hào): B23K11/00;B23K11/11;B21J15/02
• 代理公司: 北京譽(yù)加知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11476
• 代理人: 胡上海,張爭(zhēng)艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種板材連接方法及汽車車身或底盤，尤其涉及一種將相互不能焊接的板材進(jìn)行連接的方法，通過使用獨(dú)特結(jié)構(gòu)的半空心鉚釘形成焊接性能良好的接頭，提高連接的剪切強(qiáng)度。

背景技術(shù)

許多現(xiàn)代汽車的車身和底盤(發(fā)動(dòng)機(jī)和主變速箱除外)是通過鋼與鋁、鎂、纖維復(fù)合材料等比較輕的材料制成的部件組裝而成。

由于汽車輕量化以及制造成本降低的要求使得汽車由不同材料混合制造的趨勢(shì)不斷加強(qiáng)。合適的材料應(yīng)該被使用在合適的位置上，從而在汽車重量和制造成本之間達(dá)到一個(gè)最好的平衡。

為了實(shí)現(xiàn)不同材料之間的連接，近些年來已經(jīng)開發(fā)出許多種方法。這其中有粘接，自沖鉚接，沖壓連接(例如TOX連接和Clinch連接，其原理是圓柱形凸模將要連接的不同材料擠入凹模中并迫使材料在凹模側(cè)內(nèi)流動(dòng)變形，從而形成連接)，以及由以上方法混合起來而實(shí)現(xiàn)的連接方法。

綜上所述，為了實(shí)現(xiàn)多種不同材料之間的連接，往往在汽車組裝過程中必須使用更多新的連接方法，因此，必須使用新的特殊設(shè)備，增加了新設(shè)備的投資，并增加的新工序，從而提高了制造成本。這個(gè)情況大大地阻礙了混合材料結(jié)構(gòu)在汽車中的實(shí)現(xiàn)。

因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的汽車裝配生產(chǎn)過程中主要使用的設(shè)備是點(diǎn)焊機(jī)，使相互連接的材料之間通過電阻焊的方式形成焊點(diǎn)。一個(gè)白車身有大約2000到6000個(gè)焊點(diǎn)。除了點(diǎn)焊機(jī)之外，還有活性氣體保護(hù)電弧焊(MIG)/惰性氣體保護(hù)焊(MAG)和激光復(fù)合焊機(jī)。但是它們只能用于焊縫連接，并且只能從單側(cè)焊接部件。這樣，如果使用鋼與鋁或其它輕量化的材料制造車身，并使用以上所述的諸如粘接、自沖鉚接、沖壓連接等方法，則必須采用更多的設(shè)備使鋼與鋁或其它輕量化的材料進(jìn)行連接，故必須對(duì)于汽車組裝車間進(jìn)行大量投資，從而使輕量化汽車的成本大大增加。

為了解決不同種材料之間使用現(xiàn)有點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行連接問題，典型的如鋁板材與鋼板材之間的連接問題，工程技術(shù)人員進(jìn)行了多種嘗試。以下簡單介紹發(fā)明人所了解的現(xiàn)有技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)一：德國專利文獻(xiàn)DE10015713A1公開了一種方法，一個(gè)全實(shí)心的工字形鋼鉚釘被加入一個(gè)鋁板，此工字形鉚釘夾在該鋁板上，然后，這個(gè)鋁板通過該鋼鉚釘與另一個(gè)鋼板通過點(diǎn)焊連接起來，此工字形鉚釘?shù)膬擅娑际瞧秸摹５牵宋募]有說明如何將鋼鉚釘加入一個(gè)鋁板并產(chǎn)生帶兩個(gè)平整表面的工字形，實(shí)際生產(chǎn)中，通過現(xiàn)有的鉚釘鉚接技術(shù)無法制作此種形狀的鉚釘。此形狀的鉚釘有可能通過對(duì)全實(shí)心的鋼桿進(jìn)行高壓擠壓，比如鍛造成型才能制成。高壓擠壓需要極高的力并且在大多數(shù)情況下由于鉚釘下端與凹模接觸部分材料在變形中產(chǎn)生堆疊或者在向周圍展開時(shí)形成裂痕從而無法形成如DE10015713A1所描述的極其平整的表面。汽車零部件之間一般需要通過幾個(gè)到幾十個(gè)焊點(diǎn)相連，也就需要在零件中加入相應(yīng)幾個(gè)到幾十個(gè)鉚釘。該文獻(xiàn)所公開的技術(shù)方案在實(shí)現(xiàn)時(shí)存在如下困難：用于汽車鈑金件加工的普通沖壓機(jī)里無法得到鍛造成型所需要的力。如果用此方法，需要極大地增加壓機(jī)的壓力。汽車公司必須額外購置提供極大壓力的壓機(jī)才行。此外，此方法對(duì)于鉚釘?shù)某叽绾蛶缀我鬀]有任何設(shè)定，按照此文獻(xiàn)所公開的方案，本發(fā)明的發(fā)明人和其它人的研究表明，在一般情況下，如果用普通的自沖鉚釘，雖然可以產(chǎn)生一個(gè)類似的連接，但是，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的點(diǎn)焊結(jié)果表明，此種連接的強(qiáng)度小于自沖鉚釘?shù)倪B接強(qiáng)度(請(qǐng)參考RIVSET Stanzniettechnik für perfekte Verbindungen網(wǎng)址：http://www.boellhoff.de/en/de/site_services/downloadcenter.php；H.Rudolf,T.Broda,M.Bielenin，C.Kotschote und Y.Yang,von Al～Stahl～Blechverbindungen für den Karosseriebau，DVS，2012)。其原因是由于焊接時(shí)鋁板易受熱熔化，導(dǎo)致其連接質(zhì)量極其不穩(wěn)定，因此其連接的強(qiáng)度及穩(wěn)定性較差。

綜上所述，德國專利DE10015713A1中描述的方法雖然可以避免在焊接過程中必須使用更多新的連接方法和設(shè)備，但是卻反過來要求在鈑金件加工時(shí)使用更大噸位的沖壓機(jī)來實(shí)現(xiàn)將鉚釘墩粗，從而大大降低了經(jīng)濟(jì)可行性。因此，該專利自2000年申請(qǐng)以來，申請(qǐng)人也沒有提出對(duì)發(fā)明進(jìn)行實(shí)際審查的要求，一直沒有得到實(shí)際應(yīng)用。