[發明專利]一種溫熱分區固化膠鉚復合連接方法

有效

• 申請號: 201810302299.4
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108582945B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 莊蔚敏;施宏達;王楠;解東旋;王鵬躍;孫健;李安琪;王濤;高瑞娟;武世杰;吳迪;秦龍;楊冠男;徐紀栓;劉西洋
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B32B37/00
• 分類號: B32B37/00;B32B37/06;B32B37/12;B32B38/16;B32B41/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 李外

本發明一種溫熱分區固化膠鉚復合連接方法，屬于膠鉚復合連接技術領域，解決了現有技術中存在的鉚接接頭處溢膠、脫膠、少膠、膠層脆斷、膠接失效，無法形成可靠高質量的膠鉚接頭的技術問題；本發明將板料的涂膠區分為A、B、C三個區域，溫控機構的加熱模塊對A區域和C區域進行加熱，冷卻模塊對B區域進行冷卻；同時，紅外測溫模塊對板料實時測溫，并將測量結果輸入PID控制模塊，PID控制模塊根據測量結果，實時監控板件三個區域的溫度，使得A區域和C區域的溫度為100℃，B區域溫度為25℃，進而實現溫熱分區固化膠鉚復合連接，鉚接完成后對膠粘板進行保壓并通過加熱對膠層進行二次固化。

技術領域

本發明屬于膠鉚復合連接技術領域，具體涉及一種溫熱分區固化膠鉚復合連接方法。

背景技術

隨著汽車工業的發展，對降低油耗、節能減排提出了更高的要求，車身結構輕量化設計日益受到重視。通過向全鋼車身中引入鋁合金或鎂合金等輕質材料，實現“混合材料車身結構”已成為汽車車身輕量化的發展方向。如何保證異種材料零部件連接的可靠性是當前亟待解決的難題。

目前，異種材料間的連接問題主要表現在以下三個方面：因材料間晶體結構和物理屬性上的差異，傳統電阻點焊方式難以形成有效熔核，在界面上容易形成硬而脆的金屬間化合物；因材料間存在電位差，緊密接觸時會形成原電池效應，對母材造成電化學腐蝕；因異種材料熱膨脹特性的差異，導致母材熱變形不一致產生殘余應力和局部翹曲，以上三方面均會嚴重影響接頭性能。

異種材料之間常用的連接方式包括鉚接、膠接和膠鉚復合連接，鉚接包括有鉚釘鉚接和無鉚釘鉚接；有鉚釘鉚接是通過鉚釘刺穿板料實現連接，接頭的靜態強度和疲勞強度較好；無鉚釘鉚接板料間形成自鎖接頭實現連接，接頭的靜態強度和疲勞強度較高，且可以有效地避免異種材料連接時生成界面硬脆相問題，是目前汽車車身制造中應用最為廣泛的機械連接技術之一。

膠接是單體分子與固化劑兩者發生交聯固化反應最終形成三維立體網狀的過程。固化度反應了膠接劑固化的程度，其取值范圍為0～1。膠接劑的固化度越大，承載能力越強。溫度升高，可以加速膠粘劑的固化。膠接技術能夠從物理上避免異種金屬的直接接觸，是實現異種材料連接的有效方式之一。膠接接頭具有較高的拉剪強度，在改善車身整體疲勞性能和吸能性上具有優勢。

膠鉚復合連接技術是對已膠接的板材進行鉚接。膠接和鉚接的聯合應用可以發揮各自的優勢，質量良好的膠鉚接頭可以有效解決電化學腐蝕問題，鉚鉚復合連接通過膠層作為絕緣性材料將板材分開，具有良好的抗腐蝕性與連接固定的作用，鉚接可以防止膠接突然失效，起到失效緩沖的作用。是異種材料連接的理想手段。相比于單純的膠接或鉚接，膠鉚復合連接極大地增強了接頭的剛度和強度。

在申請號為201610040651.2的發明專利申請中，提出了一種實現自沖粘鉚連接的方法，但未考慮板料涂膠后膠粘劑的固化情況就進行鉚接，膠粘劑的固化度對板料的承載能力有較大影響，固化度較低時進行鉚接，膠粘劑流動性較強，板材受沖壓力使膠液溢出，導致鉚接接頭位置處無膠層或者膠層很少，膠接失效，無法形成可靠高質量的膠鉚接頭。

在申請號為201710240725.1的發明專利申請中，提出了一種預膠接固化粘鉚工藝，通過使板料間膠粘劑預先固化到一定程度進行鉚接，鉚接完成后再進行固化的方式部分地解決了上述問題，但其涂膠區域固化度一致，參考圖1中板料涂膠部分分區示意圖，A、C為膠接區，B處板料形成鉚接接頭，為膠鉚區，涂膠部分兩側的膠接區，在固化度較低情況下剝離和拉剪強度低，承載能力低，在受到較大的鉚接沖壓力時，兩側板材易發生翹曲及膠層撕裂，且鉚接區域板材間處于固液中間態的膠層在沖壓力作用下易于從兩側溢出，導致鉚接區出現脫膠或少膠問題，同樣無法保證形成高質量的膠鉚接頭。