用于异种金属件的连接系统及其连接方法与流程

本发明涉及金属件加工领域，更具体而言，其涉及一种适用于异种金属件的连接系统及连接方法。

背景技术：

当前，对于汽车燃油经济性要求日益增加，车身轻量化要求越来越高。通过优化传统钢板车身结构，已经不能满足现实要求。因此，铝板在车身连接中的比重日益增多。但由于铝板与钢板中铁与铝的物理参数，熔点、沸点、热膨胀系数的不同，铝与钢基本无法直接固相连接。目前，对于传统的车身铝钢连接，主要采用“铆接”方式，即自冲铆接（spr）来实现铝板与钢板的连接。

在spr铆钉连接需要专业的铆接设备、特制铆钉与铆模。首先，spr铆接的单机设备成本约100万元人民币，且单工位就需设置一台专用设备；其次，钢钉物料成本约0.6元；再次，为应用该装置，需要对现有焊接设备进行大规模改造且其无法兼容传统点焊。这将导致单颗钢钉连接成本在1元左右，并最终带来很高的总体铝钢连接成本。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种具有优秀成本效益的异种金属件连接系统。

本发明目的还在于提供一种具有优秀成本效益的异种金属件连接方法。

为实现本发明的目的，根据本发明的一个方面，提供一种用于异种金属件的连接系统，其包括：冲铆部件，其用于将黑色金属紧固件冲铆入有色金属板件中；涂覆部件，其用于在黑色金属板件的焊接区域处涂覆结构胶；以及焊接部件，其用于将有色金属板件的冲铆区域与黑色金属板件的焊接区域进行焊接。

可选地，所述焊接部件为电阻点焊机。

可选地，所述冲铆部件包括用于冲铆黑色金属紧固件的冲铆枪；以及排出冲铆过程中产生的冲孔废料的凹模。

为实现本发明的另一目的，根据本发明另一方面，提供一种用于异种金属件的连接方法，其包括：s100，将黑色金属紧固件冲铆入有色金属板件中；s200，在黑色金属板件的焊接区域处涂覆结构胶；以及s300，将有色金属板件的冲铆区域与黑色金属板件的焊接区域对准贴合，并进行焊接。

可选地，s300中的焊接方式为塞焊。

可选地，所述有色金属板件为铝板。

可选地，所述黑色金属板件为铝板。

可选地，所述黑色金属紧固件为钢制铆钉。

可选地，所述钢制铆钉由硼钢经过真空淬火及机械镀锌而制成。

根据本发明的异种金属件的连接系统及连接方法，通过冲铆与焊接的配合，一方面能够兼容现有焊接设备、免除设置spr专用铆接设备的成本进而提供低成本的铝板与钢板连接；另一方面为异种金属件的连接提供了足够的静力强度及抗疲劳性能。

附图说明

图1是本发明将钢制铆钉冲铆入铝板的一个实施例的示意图。

图2是本发明将带铆钉的铝板与钢板焊接连接的一个实施例的第一视角示意图。

图3是本发明将带铆钉的铝板与钢板焊接连接的一个实施例的第二视角示意图。

图4是本发明铝板与钢板完成焊接后的一个实施例的第一视角示意图。

图5是本发明铝板与钢板完成焊接后的一个实施例的第二视角示意图。

具体实施方式

图1至图5分别描述了本发明的一个实施例的异种金属件的连接系统的某一部分的部件，及在该部分部件上所执行的异种金属件的连接方法步骤。下文将逐一叙述。

参见图1，其示出了本发明将钢制铆钉冲铆入铝板的部件及步骤的一个实施例。其中包括用于将钢制铆钉300冲铆入铝板400中的冲铆部件100。具体而言，该冲铆部件100包括冲铆枪110及凹模120。在此部件中，可执行步骤s100，先将钢制铆钉300通过钢钉传送机构传送至冲铆枪110中，再通过凹模120在铆入的过程中冲孔并将冲孔废料排除，最终将钢制铆钉300嵌入至铝板400中。通过前述结构及步骤设计，满足钢制铆钉300在嵌入过程中，铝板400局部材料嵌入在钢制铆钉300中，且其中满足压脱力及扭矩要求。

其中，作为一个示例，钢制铆钉300采用硼钢，通过真空淬火并机械镀锌加工而制成。铝板400采用车身5000系列铝材，钢制铆钉300在镶嵌过程中同时用作冲铆枪110的冲头，将铝板400上冲孔并且自身铆接在铝板400上，冲孔废料通过冲铆枪110的凹模120排除。其中，还应当知道的是，钢制铆钉300的尺寸与铝板400的厚度有紧密的正相关性。

图2及图3从不同视角示出了本发明将带铆钉的铝板与钢板焊接连接的部件及步骤的一个实施例。其中包括用于在钢板500的焊接区域处涂覆结构胶的涂覆部件（未示出）；以及用于将铝板400的冲铆区域与钢板500的焊接区域进行焊接的焊接部件200。具体而言，该焊接部件200为电阻点焊机，其包括两个焊接电极210。在此部件中，首先可以在需要打焊点来进行焊接的区域全部以步骤s100冲铆入钢制铆钉300，并随后执行执行步骤s200，在钢板500的焊接区域涂上一层结构胶，以满足防腐及连接要求。接下来，执行步骤s300，将嵌入钢制铆钉300的铝板400贴合在钢板500上，在电阻点焊机的作用下，通过电极电流、电极压力、电极尺寸等不同参数组合来完成车用铝板与钢板之间的塞焊连接。并最终可在铝板400及钢板500的连接处形成焊核600。其中，焊核是指在电阻点焊时，电流通过上下层金属，在二层金属之间因电阻和上下电极共同作用下发热形成熔化核心,通电结束同时压力延时释放后，其核心凝固后将形成焊核。此外，在不同料厚组合的情况下，可以通过调整电极压力及电流来达到较好的焊接接头质量。

图4及图5是本发明铝板与钢板完成焊接后的一个实施例的不同视角的示意图。该实施例通过塞焊方式实现了铝板400与钢板500的新的连接方式，并且兼容现有车间的焊接设备，钢制铆钉300嵌入仅需要在离线专用设备完成，新型的铝板400与钢板500连接技术的成本仅为spr的1/3。因此其在保证低成本且对现有焊接设备冲击小的条件下，完成异种金属的焊接并且实现车身轻量化，此外，在标准试样的基础上，通过该连接方法可达到3.6kn的抗剪断裂载荷和1.2kn的正交拉伸断裂载荷。

虽然在前述实施例中仅以铝板、钢板及钢制铆钉作为连接过程中的零部件，但其仅为示意性的。事实上，对于物理参数，熔点、沸点、热膨胀系数差距较大的异种金属，均可以采用前述系统及方法。因此，该系统及方法可推广性地应用于通过黑色金属紧固件来连接黑色金属板件及有色金属板件。

以上例子主要说明了本发明的用于异种金属件的连接系统及其连接方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种用于异种金属件的连接系统及连接方法。该连接系统包括：冲铆部件，其用于将黑色金属紧固件冲铆入有色金属板件中；涂覆部件，其用于在黑色金属板件的焊接区域处涂覆结构胶；以及焊接部件，其用于将有色金属板件的冲铆区域与黑色金属板件的焊接区域进行焊接。根据本发明的异种金属件的连接系统及连接方法，通过冲铆与焊接的配合，一方面免除了设置SPR专用铆接设备的成本，另一方面为异种金属件的连接提供了足够的静力强度及抗疲劳性能。

技术研发人员：赵一鸣;柳一凡;陈东平;王镝;鲍立
受保护的技术使用者：上汽通用汽车有限公司;泛亚汽车技术中心有限公司
技术研发日：2016.12.23
技术公布日：2018.07.03