本发明专利技术公开了一种异种金属铆焊连接装置，属于机械制造领域。包括自上而下设置的冲击电极、导向机构、弹簧压块机构和导流板；导向机构为中空结构，冲击电极连接电源正极，冲击电极设置在导向机构内并可沿导向机构上下滑动；弹簧压块机构安装在导向机构内孔的下方，用于支撑铆钉；导流板连接电源负极；冲击导杆、导向机构和弹簧压块机构的表面均涂覆绝缘层。本发明专利技术可有效降低槽口铆钉穿透材料的冲压力和接头变形，加大铆钉与异种金属间的铆焊接触边界，提高异种金属间铆焊稳定性，并防止铆接裂纹的产生，保证材料的力学性能，提高连接稳定性。本发明专利技术还公开了用于上述异种金属铆焊连接装置的槽口铆钉及铆焊控制方法。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种异种金属铆焊连接装置，属于机械制造领域。包括自上而下设置的冲击电极、导向机构、弹簧压块机构和导流板；导向机构为中空结构，冲击电极连接电源正极，冲击电极设置在导向机构内并可沿导向机构上下滑动；弹簧压块机构安装在导向机构内孔的下方，用于支撑铆钉；导流板连接电源负极；冲击导杆、导向机构和弹簧压块机构的表面均涂覆绝缘层。本专利技术可有效降低槽口铆钉穿透材料的冲压力和接头变形，加大铆钉与异种金属间的铆焊接触边界，提高异种金属间铆焊稳定性，并防止铆接裂纹的产生，保证材料的力学性能，提高连接稳定性。本专利技术还公开了用于上述异种金属铆焊连接装置的槽口铆钉及铆焊控制方法。【专利说明】
本专利技术涉及一种连接装置、铆钉及控制方法，具体讲是一种用于金属薄板与异种金属结构件无模具铆焊的连接装置、槽口铆钉及控制方法，属于机械制造领域。
技术介绍
随着全球环境污染的加剧，为实现节能减排，有色轻质合金在飞机和汽车制造中得到日益广泛的应用。如飞机舱门和汽车的车身面板，其通常采用由异种金属材料薄板(铝、镁合金)和结构件(高强度刚、超高强度刚)连接形成薄板框架式结构，具有安全性好、重量轻、结构效率高等优点。对于该类异种金属的薄板框架式结构装配，传统的点焊、铆接和螺接工艺均存在较大的局限性。例如，对于铝合金薄板和高强度刚结构件的连接，传统白车身制造的点焊工艺不适用，这是由于两种材料的熔点和热膨胀率差异较大，且易生成不熔化的脆性金属间化合物，容易产生虚焊、气孔、夹渣、裂纹、烧穿等接头缺陷，降低接头的力学性能。飞机装配常用的铆接和螺接工艺，同样存在连接工艺复杂、效率低下等问题。如铆接前需进行制孔、去毛刺、涂胶等工序，螺接前需进行制孔、攻丝等工序。而传统的锤铆、压铆、自冲铆工艺均需采用双面压紧工艺，对于金属薄板与钢质型材结构件连接的情况，存在无法安装铆接砧板或冲模的问题，采用螺接工艺也存在螺母、垫圈难以固定安放的问题。对于薄板和厚度较大的金属结构件连接，铆接方法还存在难以保证接头强度的问题。 自冲铆接工艺(SPR，Self-Piercing Riveting)在2000年左右被引入汽车制造领域，英国捷豹公司在X350车型的车身面板中铝合金和钢板的连接中率先采用了自冲铆工艺，避免了异种金属材料熔化焊接中存在的各种问题。然而，该工艺必须采用具有模具的双面压紧工艺，在冲头和模具的压紧力作用下，半空心铆钉刺入待连接的金属板件，铆钉在板料内扩张，通过在铆钉和底层板料在连接区域的变形来实现机械互锁连接。该方法存在连接部位材料变形较大，对于脆性金属容易产生铆接裂纹。同时，对于高强度金属材料连接，还存在铆接力大，铆钉和材料难以产生具有良好互锁特性的接头等问题。2010年11月24日，中国专利技术专利申请CN101890564，公开了一种异种金属电阻铆焊装置，该装置针对低刚度的汽车白车身板件连接，在铆接过程中通过通电生热效应软化金属并利用铆钉和局部材料的熔化实现钎焊，降低了铆接力并提高了接头的连接强度。但是，上述方法均需采用双面压紧，需要模具(或模具电极)辅助铆钉刺入材料并变形，从而产生接头机械互锁，用于连接方钢、管状型材等具有封闭结构的结构件时存在无法安装模具电极的问题。另外，当金属结构件厚度较大或材料硬度和强度高时，半空心铆钉通常难以完全刺入结构件，并充分变形得到牢固可靠的接头。 美国专利号US7267736提出了一种异种材料铆焊工艺(Method of JoiningDissimilar Materials)。该技术采用单面压紧的无模具装夹方法，采用冲击电极将铁质半空心自冲铆钉压入铝合金薄板和铁质管状构件中，使之刺穿上层铝板并接触下层铁质管件。再对冲击电极和下层金属材料通交流电，熔化钉脚及接触区域的材料进行钎焊，形成铆焊复合接头。然而，实践中发现上述工艺众多局限:(1)、连接高强度和高硬度的金属材料时，缺乏模具的辅助变形作用，普通的半空心铆钉需很大的压紧力才能穿透金属薄板，同时存在连接件和槽口铆钉变形过大且不均匀，从而导致无法产生焊接所需的良好接触边界问题；(2)、冲击电极设计上需考虑电极直径与槽口铆钉帽大小的匹配，由于铆接压紧力大，难以在电极选材上兼顾强度和导电性能要求；(3)、该工艺在铆接完成后再通电焊接，不能软化材料以降低铆接力，也无法抑制脆性金属铆接裂纹的产生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种能加大异种金属间铆焊接触边界，有效提高异种金属间连接稳定性的铆焊连接装置、槽口铆钉及控制方法。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供的异种金属铆焊连接装置，包括自上而下设置的冲击电极、导向机构、弹簧压块机构和导流板；所述导向机构为中空结构，所述冲击电极连接电源正极，冲击电极设置在导向机构内并可沿导向机构上下滑动；所述弹簧压块机构安装在导向机构内孔的下方，用于支撑铆钉；所述导流板连接电源负极；所述冲击导杆、导向机构和弹簧压块机构的表面均涂覆绝缘层。 本专利技术中，所述导向机构包括导向件和压边圈，所述导向件、压边圈均为中空圆柱结构且同轴设置，所述压边圈与导向件下端面可拆卸式连接。 本专利技术中，所述弹簧压块机构包括多块弧形压块及与其数量对应的弹簧，所述多块弧形压块沿压边圈内孔周向设置，各弧形压块与压边圈的高度一致；所述压边圈的侧面设有多个与弧形压块数量对应的开孔，每个开孔内均安装弹簧，弹簧的一端与弧形压块接触，另一端固定。 本专利技术中，所述各弧形压块的内侧上缘均设有圆角，各弧形压块之间存在间隙。 本专利技术中，所述导向件与压边圈之间设有相互配合的周向定位部件。 本专利技术中，所述冲击电极包括冲击导杆、电极和绝缘螺帽，所述冲击导杆为中空结构且表面涂覆绝缘层，电极穿过冲击导杆内孔并通过绝缘螺帽固定；所述冲击导杆上设有与内孔相通的空腔。 本专利技术还提供了用于上述异种金属铆焊连接装置的槽口铆钉，包括钉帽、钉杆和钉脚，所述钉杆为中空圆柱体，钉杆的一端连接钉帽，钉杆的另一端为钉脚，所述钉脚呈楔形；所述钉脚端沿钉杆周向均匀分布多个钉槽。 本专利技术中，所述钉脚的内、外表面与水平方向的夹角分别为60度和45度。 本专利技术中，所述钉槽顶部为向内45度倒角的斜平面。 本专利技术还提供了上述异种金属铆焊连接装置的控制方法，包括以下步骤: a)、将待连接板件和待连接结构件放置于压边圈下，导流板放置于待连接结构件下方；同时，将槽口铆钉安放到弹簧压块机构上，驱动异种金属铆焊连接装置将待连接板件压紧到待连接结构件上； b)、启动冲击电极向下冲铆，当槽口铆钉压入待连接板件表层时停留； c)、冲击电极到达设定的预压位置，将异种金属铆焊连接装置接通直流电源，通过电阻生热效应，将待连接板件与槽口铆钉接触区域材料受热软化； d)、冲击电极继续向下冲铆，并同时增大电流； e)、当铆接力达到设定数值，冲击电极停止下压并保持压力；同时，增大电流值，槽口铆钉与待连接板件和待连接结构件的材料接触部分形成铆焊接头； f)、焊接完成后冲击电极的保压定型，然后将压边圈与冲击电极同时卸压，完成铆焊。 本专利技术的有益效果在于:(1)、本专利技术适用于待连接零件的结构难以采用模具(模具电极)的单向压紧连接场合，其结合了自冲铆的机械本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种异种金属铆焊连接装置，其特征在于：包括自上而下设置的冲击电极、导向机构、弹簧压块机构和导流板(13)；所述导向机构为中空结构，所述冲击电极连接电源正极，冲击电极设置在导向机构内并可沿导向机构上下滑动；所述弹簧压块机构安装在导向机构内孔的下方，用于支撑铆钉；所述导流板(13)连接电源负极；所述冲击导杆、导向机构和弹簧压块机构的表面均涂覆绝缘层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谭昌柏，周来水，袁园，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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