[发明专利]激光加热无铆钉铆接装置

说明书

技术领域

本发明涉及的一种汽车制造技术领域的无铆钉铆接装置，具体是一种激光加热无铆钉铆接装置。

技术背景

汽车工业的发展与世界能源、环境问题日益激烈的矛盾促进了汽车轻量化理念的发展，在该理念下，铝合金、镁合金由于密度低，耐腐蚀性好等特点越来越多的应用到汽车行业中，高强钢、碳纤维材料具有较高的比强度也在车身上得到了广泛应用。铝镁合金由于具有较高的导热性、表面易氧化，因此传统的点焊连接工艺很难实现铝镁合金板料之间的连接；而新型结构往往需要对不同材料如钢与铝合金之间进行连接，此时点焊在焊接不同材料时由于熔点和热膨胀系数差异较大，焊接时焊点出现硬而脆的金属化合物，难以实现有效地焊接接头。

新材料的应用促进了新工艺的发展，针对点焊在新型轻质材料连接中的缺点国外提出无铆钉铆接工艺，无铆钉铆接工艺属于机械压铆工艺，板料在冲头压力作用下在凹模内发生塑性变形，由于凹模内部的结构使得上下板料在流动过程中在凹模内部形成镶入量，实现上下两块板料之间的锁死、连接。因此无铆钉铆接过程属于冷成型过程，没有点焊板料融化过程中所带来的应力集中等问题，无铆钉铆接接头在具有较好的静态力学性能外还具有比点焊更加理想的动态强度。而对于铝镁合金材料由于材料成形性能较差在无铆钉成形过程中经常出现铝合金被冲断，材料发生裂纹等现象；此外对于高强钢，由于材料屈服极限较高，不容易成形，在铆接成形过程中需要较大的成形抗力，对无铆钉铆接设备提出了更高的要求，增加了铆接成本。

温控成形技术能增强材料的成形性能，降低材料屈服、强度极限，增加材料的延展性，成形性能。对于铝合金材料，随着成形温度的升高材料屈服极限降低，材料成形抗力降低，材料成形极限提高，在冲压过程中不容易出现裂纹和冲断。

发明内容

本发明针对目前无铆钉铆接技术的不足，提出一种激光加热无铆钉铆接装置，通过引入激光加热温控成形方法来增加铝镁合金金属成形性能，以解决铝镁合金等成形性差材料在铆接过程中被冲断的问题；同时利用激光加热温控成形方法降低材料屈服极限，减小发生塑性变形时的变形抗力，降低了铆接高强材料对无铆钉铆接设备铆接力、框架刚度的要求。

本发明是通过以下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种激光加热无铆钉铆接装置，主要由复合冲头、复合压边圈、复合凹模和激光控制系统组成，所述复合冲头(1)内套于复合压边圈(5)中，并与工件、复合凹模(11)由上而下同轴布置；所述的复合冲头(1)为空心圆台结构，空心圆孔I(4)内部螺纹装配光纤管I(2)和凹透镜I(3)，凹透镜I(3)装在光纤光管I(2)底部，凹透镜I(3)距复合冲头(1)下端面有一微小距离，复合冲头(1)下端面直径小于上端面直径，即外表面设有一定的拔模斜角，以方便冲头退模，下端面边缘设有圆形倒角。

所述复合压边圈(5)为用于施加压边力的环形柱体，其下表面靠近中心孔处环向至少开设一对矩形凹槽(6)，每个凹槽与沿着直径方向的方形凹槽(8)连接，(矩形凹槽(6)内固定有热敏电阻(7)，热敏电阻的外表面高于复合压边圈(5)的下表面，以确保热敏电阻能充分接触到铆接板料上，与热敏电阻相连的导线布置在方形凹槽(8)内，并与激光控制系统相连。)

所述复合凹模(11)顶部设有空腔，空腔底部圆周处设有截面为半圆形的环形凹槽(12)，空腔底部中心处设有空心圆孔II(14)，空心圆孔II(14)内部螺纹装配光纤管II(16)和凹透镜II(15)，凹透镜II(15)设在光纤管II(16)的上部，凹透镜II(15)上表面低于复合凹模(11)上表面。

所述复合凹模(11)上表面靠近空腔处环向开设有矩形凹槽(6)，每个凹槽与沿着直径方向的方形凹槽(8)连接，热敏电阻(7)布置在复合凹模(11)上的矩形凹槽(6)内，并且热敏电阻(7)的外表面高于复合凹模(11)的上表面，以确保热敏电阻(7)能充分接触到铆接板料上，与热敏电阻(7)相连的导线布置在方形凹槽(8)内，并与激光控制系统相连。

本发明相比现有技术具有以下优点：结合温控成形技术，通过对无铆钉铆接材料铆接区域进行加热，增加材料成形能力如延展性，流动性，一方面避免了脆性材料在铆接成形过程中裂纹的产生；另一方面降低了高强板料发生塑性变形的变形抗力，提高了高强材料塑性变形能力，能够铆接出质量更好的接头。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为复合压边圈结构示意图。

图3为复合凹模接头示意图。

图4为实施例工艺流程图，其中：

图4(a)激光加热；