[發(fā)明專利]鉚接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980065640.1
• 申請日: 2019-08-05
• 公開（公告）號: CN112823067B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 艾略特·瓊斯
• 申請（專利權(quán)）人: 阿特拉斯·科普柯IAS(英國)有限公司
• 主分類號: B21J15/02
• 分類號: B21J15/02
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何沖

一種鉚接方法，包括提供具有頭部和從其向下懸垂的柄的鉚釘，該柄終止于尖端并且是中空的，以限定鉚釘內(nèi)部，在鉚釘內(nèi)部內(nèi)至少部分地接收插入件，將鉚釘和插入件放置在工件的與模具相對的一側(cè)上，使用沖頭沿著中心軸線在力的作用下將鉚釘和插入件朝著模具驅(qū)動并進(jìn)入工件，以及使用模具使力反作用以使鉚釘向外張開并與工件互鎖。

本發(fā)明涉及一種鉚接方法，并且特別地涉及一種使用自沖鉚釘和插入件的鉚接方法。

自沖鉚釘用于通過形成機(jī)械互鎖來連接一層或多層材料。這種鉚釘通常包括頭部和部分中空的柄。在使用期間，待接合的材料層彼此疊放并置于模具上方。在諸如鉚釘設(shè)置器的設(shè)置設(shè)備的作用下，鉚釘從與模具相對的一側(cè)被驅(qū)動到材料中。通常，模具和設(shè)置設(shè)備將經(jīng)由C形框架連接在一起，并作為單個單元提供(盡管并非總是如此)。模具的幾何形狀使得它能夠在垂直于材料層的方向上抵抗設(shè)置設(shè)備的力，同時促進(jìn)鉚釘柄的向外張開(flaring)。當(dāng)鉚釘柄張開時，鉚釘?shù)募舛似鸬綄⒉牧蠈訅嚎吭阢T釘頭部上的作用，以形成防止鉚釘和材料層分離的機(jī)械互鎖。優(yōu)選地，當(dāng)鉚釘頭部與材料的上層齊平時，接合的形成完成。在常規(guī)鉚接中，在插入鉚釘之前首先必須在板材中鉆一個孔，然后使其凸出的端部鐓粗(upset),與常規(guī)鉚接相比，在連接過程中使用自沖鉚釘減少了生產(chǎn)步驟的數(shù)量。

自沖鉚釘可用于連接多種材料。例如，通常與粘合劑結(jié)合使用的自沖鉚釘已在汽車工業(yè)中獲得了巨大的商業(yè)成功，以用于連接輕質(zhì)和高延展性的材料，例如用于車身面板的鋁。近來，由諸如鋼之類的更堅固的材料制造這種面板變得期望。可能期望將鉚釘插入到包括抗拉強(qiáng)度超過550MPa的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)的工件中，和/或插入到可能具有抗拉強(qiáng)度至少為800MPa的超高強(qiáng)度鋼(UHSS)的工件中。但是，由于接合的材料的強(qiáng)度增加，因此必須使用更堅固的鉚釘以確保該鉚釘能夠穿透AHSS或UHSS。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，盡管可以提供足夠強(qiáng)度的鉚釘以穿透AHSS或UHSS，但是這種鉚釘和接合的材料的延展性降低導(dǎo)致鉚釘?shù)膹堥_有限。由于鉚釘?shù)膹堥_有限，因此無法在鉚釘和工件之間實現(xiàn)牢固的互鎖。另外，在鉚釘和接合的材料中都可能產(chǎn)生極高的應(yīng)力。如此高的應(yīng)力可能導(dǎo)致鉚釘或所接合的材料破裂。這削弱接合的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并使接合容易受到滲水的腐蝕。因此，期望提供一種改進(jìn)的方法來接合高強(qiáng)度和低延展性的材料，例如AHSS和UHSS。

本發(fā)明的一個目的是消除或減輕現(xiàn)有技術(shù)中存在的高強(qiáng)度材料的自沖鉚接的缺點，無論是在上面還是在其他地方指出的。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于自沖鉚接的替代方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種鉚接方法，其包括提供一種具有頭部和從其向下懸垂的柄的鉚釘，該柄終止于尖端并且是中空的，以限定鉚釘內(nèi)部，在鉚釘內(nèi)部內(nèi)至少部分地接收插入件，將鉚釘和插入件放置在工件的與模具相對的一側(cè)上，使用沖頭沿著中心軸線在力的作用下將鉚釘和插入件朝著模具驅(qū)動并進(jìn)入工件，以及使用模具使力反作用以使鉚釘向外張開并與工件互鎖。

當(dāng)鉚釘和插入件靠著模具被驅(qū)動到工件中時，插入件為鉚釘提供了額外的強(qiáng)度。這在工件包括超高強(qiáng)度材料(例如UHSS)的應(yīng)用中特別有利。將理解的是，當(dāng)工件由超高強(qiáng)度材料制成時，為了刺穿和/或穿透工件，可以使用也由超高強(qiáng)度材料構(gòu)成的鉚釘(盡管在一些實施例中，插入件提供的額外強(qiáng)度將允許使用較軟的鉚釘)。然而，通常，這種超高強(qiáng)度材料表現(xiàn)出相對較小的延展性，并且因此更難變形以形成牢固的接合。然而，由于使用了接收在鉚釘內(nèi)部內(nèi)的插入件，因此即使使用這種超高強(qiáng)度材料，本發(fā)明的方法也能夠引起鉚釘張開。

在鉚釘由超高強(qiáng)度材料構(gòu)成的情況下，其天然的抗變形能力將導(dǎo)致其嘗試恢復(fù)未變形的形狀(例如，由于其自身的彈性)。這種天然的抗變形能力通常會導(dǎo)致在形成的接合內(nèi)的鉚釘和工件材料中保留較高的內(nèi)應(yīng)力，這已知會導(dǎo)致裂紋的形成，其可能在結(jié)構(gòu)上嚴(yán)重削弱接合和/或使其易于腐蝕。然而，在形成的接合內(nèi)插入件的存在能夠吸收鉚釘?shù)囊恍椥詨嚎s以從內(nèi)部支撐鉚釘。這減少了在形成接合之后保留在鉚釘和工件中的內(nèi)部應(yīng)力(即殘余應(yīng)力)。這樣，可以避免裂紋形成的問題。