[發明專利]一種輕量化板材的自阻加熱平底無鉚連接成形裝置及工藝

有效

• 申請號: 201710919801.1
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107671185B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 韓曉蘭;趙升噸;陳超;張海霞
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: B21D39/02
• 分類號: B21D39/02;B21D37/10;B21D37/16
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

一種輕量化板材的自阻加熱平底無鉚連接成形裝置及工藝，連接開始前，下模具固定不動，第一云母片固定在下模具上，用壓邊圈壓住上、下板材，第二云母片放置于壓邊圈臺階面下方；連接過程開始，沖頭向下運動，接觸上板材，同時接通電源，通過導線連接電源、沖頭、上板材、上板材和下模具構成電流回路，當上、下板材溫度達到材料的塑性變形溫度時，切斷電源，沖頭繼續向下運動，沖頭擠壓上、下板材，使上、下板材發生塑性變形，上板材嵌入下板材，在上、下板材之間形成一個機械鎖，實現上板材、下板材之間的連接，上、下板材完全成形之后，沖頭和壓邊圈向上運動，將上、下板材取出，本發明具有成形力小、連接點強度高和連接質量可靠等優點。

技術領域

本發明屬于板材連接技術領域，具體涉及一種輕量化板材的自阻加熱平底無鉚連接成形裝置及工藝。

背景技術

近些年，隨著輕量化板材在汽車、飛機等交通工具中的大范圍使用，適用于連接汽車輕量化板材的無鉚連接工藝得到了迅速的發展。無鉚連接工藝是指利用板材的塑性變形能力，采用專用的凸凹模具對被連接的板材進行沖壓，使板材之間內嵌實現板材之間的連接。與傳統的板材連接方式相比，無鉚連接工藝不僅在經濟、能耗、工作環境方面具有很大的優勢，而且非常適用于異種材質、表面有鍍層或油漆等板材的連接。該工藝在連接的過程中不需鉚釘等任何輔助材料，是實現鋁合金等輕量化板材連接的重要方法之一，對于汽車的輕量化具有重要的意義，但其又不可避免地存在以下缺點：無鉚連接所形成的連接點靜態強度較低；連接點的一側為凸起，另一側為凹坑，嚴重影響了板材連接的外觀，目前汽車板材連接的一個重要指標就是其美觀程度，而無鉚連接由于存在凸起和凹孔，一定程度上限制了該技術的應用，尤其是板材表面有相對運動的場合；傳統無鉚連接的凸模和凹模要求嚴格對中，一旦產生偏移將會嚴重影響連接點的強度。

為了克服上述傳統無鉚連接的缺點，有學者提出了平底無鉚連接工藝，但該連接方式又存在以下不足：傳統的平底無鉚連接過程中可調節的參數少，可調節性差；傳統平底無鉚連接過程中材料沿凸模向上流動，凸模對它的摩擦阻力大，容易形成內部材料的損傷甚至裂紋；傳統平底無鉚連接的流動是單向的反擠壓方式，流動時阻力大，成形時需要的外界載荷大，成形難度大；

自阻加熱輔助金屬塑性成形工藝，是指在傳統金屬塑性成形工藝中，利用板材自身自有的電阻，通過施加電流對板材進行加熱，以提高成形質量、改善工藝效果的工藝過程。與傳統金屬塑性成形工藝相比，自阻加熱輔助金屬塑性工藝具有金屬塑性成形能力高、成形力小、金屬材料流動性好、產品質量高等優點。

目前還沒有發現將自阻加熱和平底無鉚連接相結合的文獻報道。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種輕量化板材的自阻加熱平底無鉚連接成形裝置及工藝，能有效提高連接點的強度，降低成形力。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種輕量化板材的自阻加熱平底無鉚連接成形裝置，包括固定不動的下模具5，下模具5上固定有第一云母片7，下模具5的上表面平整光滑，下模具5的上表面與第一云母片7的上表面共面，在下模具5上表面疊放有上板材3和下板材4，上板材3的正上方設置有壓邊圈2，壓邊圈2的臺階面下方設置有第二云母片6，第二云母片6與壓邊圈2的中心軸重合，壓邊圈2的中心設置有沖頭1，沖頭1的中心軸與壓邊圈2的中心軸重合，沖頭1和下模具5分別接電源8的正負極，通過導線將電源8、沖頭1、上板材3、下板材4和下模具5構成電流回路。

一種輕量化板材的自阻加熱平底無鉚連接成形工藝，包括以下步驟：

連接開始前，下模具5固定不動，第一云母片7固定在下模具5上，將上板材3和下板材4疊放在下模具5的上表面，用壓邊圈2壓住上板材3 和下板材4，第二云母片6放置在臺階形壓邊圈2的臺階面下方，第二云母片6的中心軸與壓邊圈2的中心軸重合，沖頭1的中心軸與壓邊圈2的中心軸重合；