[发明专利]一种连接铝合金型材与铝合金铸件的半空心铆钉铆接工艺

说明书

本发明属于合金材料加工技术领域，具体涉及一种连接铝合金型材与铝合金铸件的半空心铆钉铆接工艺。本发明采用半空心铆钉自冲铆接代替焊接工艺，在铆钉腿部形状以及铸造件凸起的共同作用下，铆钉腿部向周围扩张从而形成了铆钉与铝型材之间的机械互锁结构，将铝合金铸造件与铝合金型材紧密结合起来，且铆接强度高，避免了传统焊接产生的气孔、热裂纹等不足。该铆接工艺适用于新能源汽车铝合金电池盒、框架、支架、端板、电芯固定等的连接方式新能源电池盒、框架、支架、端板、电芯固定等的连接，相对于激光焊接设备投入以及后续的操作维修资金较少，铆接强度安全可靠，工艺简单操作方便，经济效益大。

技术领域

本发明属于合金材料加工技术领域，具体涉及一种连接铝合金型材与铝合金铸件的半空心铆钉铆接工艺。

背景技术

现有新能源汽车用于电池固定结构的铝合金铸造端板与型材件连接多采用激光焊接工艺，但焊接工艺目前面临以下问题：

一、氢气孔，铝合金在高温下表面极易形成氧化膜，氧化膜容易吸附环境中的水分，激光加热时，水分分解产生氢，而氢在液态铝中的溶解度约为其在固态铝中溶解度的20倍，在合金瞬时凝固过程中，由液态铝向固态转变时，氢的溶解度急剧降低，液态铝中多余的氢如果不能顺利上浮溢出就会形成氢气孔；

二、匙孔塌陷，焊接小孔内自身重力和大气压力处于平衡态，一旦平衡被打破，熔池中液态金属不能及时流过来填充就会形成不规则孔洞，有研究发现孔洞内壁镁的含量约为焊缝附近的4倍；由于激光焊接的冷却速度太快，氢气孔问题更加严重，并且在激光焊接中还多了一类由于小孔的塌陷而产生的孔洞；

三、热裂纹，铝合金属于典型的共晶型合金，焊接时容易出现热裂纹，包括焊缝结晶裂纹和液化裂纹；通常结晶裂纹出现在焊缝区，液化裂纹出现在近缝区；铝合金中尤其6000系列Al-Mg-Si合金裂纹敏感性大，母材经历了快速加热和冷却，在瞬时凝固和结晶过程中，由于存在较大的过冷度，晶粒沿垂直焊缝中心方向生长，在柱状晶边界形成Al-Si或Mg-Si、Al-Mg₂Si等低熔点共晶化合物，削弱晶面结合力，在热应力作用下易产生结晶裂纹；在铝合金焊接过程中，诸如一些低沸点元素(Mg、Zn、Mn、Si等)容易蒸发、烧损，焊速越慢，烧损越严重，从而改变焊缝金属的化学成分；由于焊缝区成分偏析会发生共晶偏析而出现晶界熔化，在应力作用下会在晶界处形成液化裂纹，降低焊接接头的性能；

四、容易焊穿，铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难；高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿；

因此，需要开发一种新型工艺实现合金型材与铸件更好的结合。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种新型连接铝合金型材与铝合金铸件的半空心铆钉铆接工艺，该工艺完全避免了焊接产生的气孔、热裂纹等不足，铆接强度高且安全可靠。

本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现：一种连接铝合金型材与铝合金铸件的半空心铆钉铆接工艺，其包括以下工艺步骤：

S1、对铝合金型材与铝合金铸件待铆接面进行处理；

S2、用压边圈固定表面处理过的铝合金型材，与此同时，铆钉也在冲锤的驱动下垂直向下对铝型材进行预压紧；

S3、动力源加力下压铆钉使其刺穿铝型材，与此同时，铆钉也驱使铝型材向铝合金铸造件内发生塑性变形；

S4、随着铆接进行，铝型材逐渐填充入铸造件内；

S5、当冲锤将铆钉下压至铆钉头与铝型材的上表面紧密接触且平齐时铆接完成，压边圈释放压边力，冲锤返回初始工位。