[發明專利]一種異形無鉚釘鉚接結構、成型裝置及方法

有效

• 申請號: 202110443713.5
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113172163B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 季忠;王爍;劉韌;盧國鑫;王建峰;鄭超
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B21D39/02
• 分類號: B21D39/02;B21D26/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

1.一種異形無鉚釘鉚接結構的成型裝置，其特征在于，包括：

用于發射激光的激光發射機構，激光發射機構包括激光頭，激光頭能實現擺動；

支撐臺，支撐臺設置凹槽，支撐臺用于支撐第一板材和第二板材，第二板材表面放置去離子水，第一板材設于第二板材的下方，且第一板材開有異形孔，熱的去離子水吸收激光頭發射的激光，產生瞬時的高溫高壓現象，形成高壓等離子體沖擊波和高速空化微射流，對第二板材進行施壓，使得第二板材沿著異形孔發生變形；

還包括蓋板，蓋板能夠設于第二板材的上方，且蓋板與第二板材之間具有設定的間隙，蓋板通過支撐架支撐；

支撐架位于所述支撐臺的環向，且支撐架內部中空，周側封閉，支撐架的頂部支撐蓋板；支撐架與管路連接，管路能夠與去離子水罐連接；

第一板材異形孔的寬度小于支撐臺凹槽的寬度，第一板材異形孔的長度小于支撐臺凹槽的長度；

蓋板與第二板材之間的間隙為0.5mm-2mm；

激光透過蓋板和去離子水作用于第二板材，所形成的光斑直徑大于等于異形孔端部半圓形孔半徑的兩倍。

2.一種異形無鉚釘鉚接結構的成型方法，其特征在于，包括如下內容：

通過支撐臺支撐第一板材，第一板材開有異形孔，第一板材的上方放置第二板材，第二板材表面放置熱的去離子水；

激光透過去離子水作用于第二板材，熱的去離子水吸收激光頭發射的激光，產生瞬時的高溫高壓現象，形成高壓等離子體沖擊波和高速空化微射流，對第二板材進行施壓，使得第二板材沿著異形孔發生變形；

第二板材變形后，去離子水不斷補充到第二板材的上方；

激光沿鍵形孔的長度方向進行擺動，激光擺動造成激光聚焦位置相對于第二板材的上表面不斷變化，進一步造成沿激光方向去離子水的厚度也不斷產生變化，從而使沖擊波和微射流兩種效應不斷發生強弱交替變化，并輪番沖擊第二板材；

第二板材在高壓沖擊波和高速微射流的沖擊下，以及在第一板材異形孔的約束下發生漸進塑性變形，變形區域逐漸擴大，在碰撞支撐臺凹槽底面后，逐步形成口小底大的底切結構，使第二板材與第一板材鉚接在一起。

3.一種異形無鉚釘鉚接結構的成型裝置，其特征在于，包括：

用于發射激光的激光發射機構，激光發射機構包括激光頭，激光頭能實現擺動；

支撐臺，支撐臺設置凹槽；

固定座，固定座通過支撐臺支撐，固定座支撐至少兩層板材，相鄰兩層板材之間接觸設置，最上層板材的上表面放置去離子水，固定座設于最底層板材的下方，且固定座開有異形孔，熱的去離子水吸收激光頭發射的激光，產生瞬時的高溫高壓現象，形成高壓等離子體沖擊波和高速空化微射流，對板材進行施壓，使得第二板材沿著異形孔發生變形；

還包括蓋板，蓋板能夠設于最上層板材的上方，蓋板與最上層板材之間有設定的間隙；

支撐架位于所述支撐臺的環向，且支撐架內部中空，周側封閉，支撐架的頂部支撐蓋板；支撐架與管路連接，管路能夠與去離子水罐連接；

所述固定座異形孔的寬度小于支撐臺凹槽的寬度，固定座異形孔的長度小于支撐臺凹槽的長度；

蓋板與最上層板材之間的間隙為0.5mm-2mm；

激光透過蓋板和去離子水作用于最上層板材，所形成的光斑直徑大于等于異形孔端部半圓形孔半徑的兩倍。

4.一種異形無鉚釘鉚接結構的成型方法，其特征在于，包括如下內容：

通過支撐臺支撐固定座，固定座開有異形孔，固定座的上方放置第二板材和第三板材，第二板材與第三板材緊密接觸，第三板材表面放置熱的去離子水；

激光透過去離子水作用于第三板材，熱的去離子水吸收激光頭發射的激光，產生瞬時的高溫高壓現象，形成高壓等離子體沖擊波和高速空化微射流，對第三板材進行施壓，使得第三板材沿著異形孔發生變形；

第三板材變形后，去離子水不斷補充到第三板材的上方；

激光擺動，造成激光聚焦位置相對于第三板材的上表面不斷變化，進一步造成沿激光方向去離子水的厚度也不斷產生變化，從而使沖擊波和微射流兩種效應不斷發生強弱交替變化，并輪番沖擊第三板材；

第三板材在高壓沖擊波和高速微射流的沖擊下，第二板材受到第三板材的沖擊，同時，第二板材和第三板材在固定座異形孔的約束下發生漸進塑性變形，變形區域逐漸擴大，在第二板材碰撞支撐臺凹槽底面后，第二板材和第三板材逐步形成口小底大的底切結構，使第二板材和第三板材鉚接在一起。