[實用新型]基于熱熔原理的異種材料間無鉚釘鉚接裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720288983.2
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN207028235U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莊蔚敏;武世杰;吳迪;敖文宏;劉西洋;解東旋;施宏達;楊冠男;徐紀栓;高瑞娟;秦龍;張凱希;胡哲;李冰嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: B29C65/60
• 分類號: B29C65/60;B29C65/72;B29C70/34
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)11369
• 代理人: 周明飛

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及碳纖維復合材料板與鋁合金板的鉚接領(lǐng)域，具體涉及基于熱熔原理的異種材料間無鉚釘鉚接裝置。

背景技術(shù)

由于環(huán)境、能源問題的日益嚴峻，汽車輕量化技術(shù)飛速發(fā)展。碳纖維復合材料是一種新型復合材料，有良好的力學性能，在航空航天已經(jīng)有廣泛的應用。近年來，碳纖維復合材料憑借相對于傳統(tǒng)金屬材料有更高的比剛度、比強度，同時抗撞吸能性好、抗疲勞性好、耐電化學腐蝕等優(yōu)勢，在汽車行業(yè)中的應用也越來越廣泛。

在車身應用材料中，非金屬復合材料所占比重顯著提高，使得金屬與復合材料組合件的數(shù)量不斷增加。為實現(xiàn)汽車輕量化，金屬材料與非金屬材料之間較高質(zhì)量的連接工藝成為實現(xiàn)在汽車中大量應用復合材料的關(guān)鍵技術(shù)。由于在鉚接過程中不發(fā)生化學反應，抗疲勞性能和抗靜拉力性能良好等優(yōu)點，鉚接工藝成為近年來發(fā)展較快的薄板材料機械連接技術(shù)。

碳纖維復合材料的主要破壞形式有基體開裂、纖維斷裂、界面脫膠和分層破壞等，其最終的破壞形式是以上四種破壞形式的共同作用。在現(xiàn)有的碳纖維復合材料板無鉚釘連接工藝中，碳纖維復合材料易發(fā)生脆性破壞，影響鉚接接頭的抗疲勞性能和抗靜拉力性能，甚至直接導致接頭失效。

現(xiàn)有的無鉚釘鉚接工藝：一方面，由于碳纖維復合材料有較高的強度，在鉚接過程中，對設(shè)備的沖鉚能力有較高的要求，并且鉚接前需對鋁合金板預沖孔，加工工序增加，加工工藝復雜；另一方面，由于碳纖維復合材料塑性較差，在鉚接過程中，碳纖維復合材料易發(fā)生脆性破壞，降低鉚接接頭質(zhì)量，甚至無法形成有效的鉚接接頭。

因此，在現(xiàn)有的無鉚釘鉚接工藝中，需要增加新的工藝方法，保證在鋁合金和碳纖維復合材料鉚接過程中得到質(zhì)量良好的鉚接接頭，同時通過改進原有的工藝方法來提高連接效率，在得到性能良好的鉚接件前提下降低成本。

實用新型內(nèi)容

本實用新型設(shè)計開發(fā)了基于熱熔原理的異種材料間無鉚釘鉚接裝置，本實用新型的實用新型目的是解決需要對鋁合金板預沖孔導致的工序復雜、鉚接過程中易發(fā)生脆性破壞的鉚接接頭的問題。

本實用新型提供的技術(shù)方案為：

基于熱熔原理的異種材料間無鉚釘鉚接裝置，包括：

壓邊圈，其具有通孔，用于將鋁合金板以及碳纖維復合材料板進行固定；

熱熔鉆頭，其能夠在所述壓邊圈的通孔中做上下往復運動；

翻鉚針，其與所述熱熔鉆頭同心設(shè)置；

下模，其具有通孔，用于對所述翻鉚針進行定位，所述翻鉚針在所述下模具的通孔中做上下往復運動；

所述碳纖維復合材料板同心放置在所述下模上，并且與所述熱熔鉆頭及所述翻鉚針同心設(shè)置，所述熱熔鉆頭及所述翻鉚針在運動過程中作用于所述鋁合金板及所述碳纖維復合材料板的通孔處，進而形成無鉚釘鉚接件。

優(yōu)選的是，所述碳纖維復合材料板的制備模具分為上凸模及下凹模，碳纖維預浸布平鋪至所述下凹模中的凹槽中，所述上凸模設(shè)置有與所述凹槽相匹配的凸臺，在所述凹槽的中心處設(shè)置光柱，所述上凸模的凸臺設(shè)置有與所述光柱相匹配的光孔。

優(yōu)選的是，所述光柱為圓柱體光柱與圓錐體光柱的組合光柱，所述圓柱體光柱與圓錐體光柱之間采用圓弧過渡；以及

所述光孔包含圓柱體光孔及圓錐體光孔，所述圓柱體光孔與圓錐體光孔采用圓弧過渡。

優(yōu)選的是，所述上凸模及所述下凹模為鋁合金材料。

優(yōu)選的是，所述熱熔鉆頭包括環(huán)狀凸臺、中部圓柱以及頂端圓錐體；

其中，所述環(huán)狀凸臺內(nèi)徑與所述中部圓柱的柱體直徑相等。

優(yōu)選的是，所述翻鉚針分為針頭與針體，所述針頭頂部采用圓弧面過渡，所述針頭與所述針體采用圓弧面過渡，所述針體包括兩段不同底面直徑的圓柱體，其采用圓弧面過渡。

優(yōu)選的是，所述壓邊圈的通孔直徑與所述環(huán)狀凸臺外徑相等。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的有益效果：

1、本實用新型所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板的鉚接過程中采用帶有通孔的碳纖維復合材料板，在碳纖維復合材料板制作過程中直接將該板做成帶有通孔的，不需要進行沖孔。不但簡化了工藝步驟，降低了加工成本，同時在鉚接過程中碳纖維復合材料板幾乎不發(fā)生變形，避免了碳纖維復合材料板發(fā)生脆性破壞；

2、本實用新型所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板的鉚接過程中采用了翻孔工藝，該工藝使鋁合金板在碳纖維復合材料板通孔處形成外翻的接頭，提高了鉚接接頭的抗拉、抗剪和抗疲勞性能，并且不需要鉚釘，質(zhì)量減輕，成本降低；