一種新型自沖鉚接技術(shù)，用于輕質(zhì)車體結(jié)構(gòu)中的多種材料應(yīng)用

輕量化成為現(xiàn)代車身設(shè)計的關(guān)鍵問題。多材料設(shè)計可以實現(xiàn)大多數(shù)高效的輕量化解決方案。但是傳統(tǒng)的熱結(jié)合技術(shù)不能實現(xiàn)此方案，而且也需要高效機械和粘合劑接合技術(shù)。本文提出了一種新型自沖鉚接系統(tǒng)的開發(fā)，該鉚接系統(tǒng)采用實心鉚釘連接輕質(zhì)材料，如超高強度鋼或鋁多材料結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的實心自沖鉚接相比，壓花環(huán)不是位于模具上，而是位于接合突出頭的正下方。在加工過程中，通過壓印環(huán)變形的沖壓側(cè)材料使沖模側(cè)材料變形。使用具有擴大表面積的模具，顯著地減少了中間材料的變形。

采用新型自鎖式自沖鉚接工藝，不再需要對模具進行材料組合調(diào)整，因此工藝的靈活性即使可能需要不同的鉚釘類型以連接各種不同的材料組合。

描述了具有非常薄的鋁（例如1.2mm厚）的材料組合。在接合時，鉚釘不需要變形，所以鉚釘可以由高強度、低延性的馬氏體鋼制成。在模具一側(cè)具有韌性材料，而不需要在連接過程之前打孔。

Fig.1 Processillustration of self pierceriveting with solid rivet

Fig.2 Processillustration of selflocking self-pierceriveting

在第一個步驟中，材料將通過使用壓邊器和模具進行固定，以防止在接下來的工藝步驟中接合零件發(fā)生任何移動。在第二處理步驟中，執(zhí)行沖孔操作。由此，兩個粘附物被鉚釘沖壓并且所得到的團塊將被處置。環(huán)槽處理步驟的填充可以在兩個主要步驟中描述。將鉚釘推入壓制好的片材中，直至其完全鎖定。然后，沖頭和壓邊夾具一起移動。這樣，壓印環(huán)就會被推入。進入模具側(cè)材料時，環(huán)形凹槽被模具側(cè)的材料填充，并且會產(chǎn)生互鎖。

采用新型實心自鎖式自沖鉚釘?shù)慕宇^表現(xiàn)出雙面片材的輕微變形、高度的工藝穩(wěn)定性和靈活性。結(jié)果表明，剪切和連接過程的模擬結(jié)果與實驗研究的結(jié)果相差不大，因此模擬可用于參數(shù)組合的研究。此外，有人指出通過壓花環(huán)的幾何形狀和環(huán)形槽的幾何形狀的適當組合，可以獲得良好的互鎖，由此可以假定接頭具有足夠的機械性能。通過將壓模從模具移動到鉚釘，可以完全避免沖壓過程中的預(yù)壓花。另外，可以完全消除雙面片變形。傳統(tǒng)鉚接與新型自鎖自沖鉚工藝流程見文中的Fig.1和Fig.2。