本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于戶外交通標志牌的自沖鉚接方法，屬于自沖鉚接工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

戶外交通標志牌在我國道路交通系統(tǒng)中使用量巨大，其多采用覆蓋有反光膜材料的鋁合金薄板作為底板，底板固定在型鋁或型鋼滑槽上，由于標志牌常年受風力動載荷、晝夜溫差、雨雪等自然因素的影響，因此要求其各個連接部位具有較高的靜力學性能、疲勞強度以及密封性能和耐腐蝕性能。目前標志底板與滑槽使用的連接方式多為焊接，由于點焊技術(shù)難以實現(xiàn)對鋁合金等輕合金的有效連接，且點焊接頭的疲勞強度不高，導致標志牌底板和滑槽的連接性能較差，嚴重影響了現(xiàn)有交通標志牌的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于戶外交通標志牌的自沖鉚接方法，用以解決傳統(tǒng)方式對戶外交通標志牌底板和滑槽連接性能較差以及現(xiàn)場安裝時費時費力等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于戶外交通標志牌的自沖鉚接方法，所述方法的具體步驟如下：

s1、根據(jù)戶外交通標志牌的性能要求選擇標志底板2和滑槽3；其中，標志底板2的厚度為1.5mm-2.0mm，滑槽3厚度為1.5mm-2.0mm；

s2、對選擇的底板-滑槽材料組合6進行自沖鉚試驗研究，采用剖面直觀檢測法觀察接頭成形質(zhì)量，檢測指標包括釘頭高度、釘腳張開度和殘余底厚值，選擇合適規(guī)格的鉚釘4、沖頭5、下模7和壓邊圈8，確定接頭的最優(yōu)自沖鉚接參數(shù)；

s3、用自沖鉚接機對戶外交通標志牌的標志底板2和滑槽3連接處進行自沖鉚接。

所述鉚釘4為半空心自沖鉚釘。

所述半空心自沖鉚釘內(nèi)徑為5.3mm。

所述鉚接參數(shù)為：預緊力50bar，刺穿力180bar-190bar，整形力110bar-140bar。

所述標志底板2和滑槽3材料是金屬板材。

所述自沖鉚接機為可變喉頸自沖鉚接設(shè)備。

本發(fā)明的有益效果是：通過使用自沖鉚接代替點焊連接，保障了接頭的密封性和防腐蝕性能，可以顯著提高鋁合金接頭的靜拉伸強度和疲勞強度；鉚接前無需對材料表面進行預處理，解決了傳統(tǒng)方式對戶外交通標志牌底板和滑槽連接性能較差以及現(xiàn)場安裝時費時費力等問題。此外，在接觸面之間加入粘接劑等中間層材料仍可進行鉚接，可增加接頭接觸面密封性，同時也可以提高接頭疲勞強度。鉚接過程沒有廢氣廢水產(chǎn)生，因此相對點焊技術(shù)對環(huán)境更加友好，鉚接過程可以使用手持便攜式自沖鉚釘槍現(xiàn)場作業(yè)，同時可以通過在線鉚接質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)確保鉚接質(zhì)量穩(wěn)定，同時提高作業(yè)效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明技術(shù)方案中戶外交通標志牌的示意圖；

圖2是本發(fā)明技術(shù)方案中自沖鉚接過程示意圖；

圖3是本發(fā)明技術(shù)方案中自沖鉚接頭截面圖；

圖4是本發(fā)明技術(shù)方案中板材搭接形式主視示意圖；

圖5是本發(fā)明技術(shù)方案中板材搭接形式俯視示意圖；

圖6是1420鋁鋰合金自沖鉚試件進行拉伸試驗后的位移-載荷曲線圖；

圖7是1420鋁鋰合金點焊試件進行拉伸試驗后的位移-載荷曲線圖；

圖8是5052鋁合金自沖鉚試件進行拉伸試驗后的位移-載荷曲線圖；

圖9是5052鋁合金點焊試件進行拉伸試驗后的位移-載荷曲線圖；

圖10是q215鍍鋅鋼和1420鋁鋰合金自沖鉚試件進行拉伸試驗后的位移-載荷曲線圖；

圖11是q215鍍鋅鋼和1420鋁鋰合金點焊試件進行拉伸試驗后的位移-載荷曲線圖；

圖中各標號：1-連接點，2-標志底板，3-滑槽，4-鉚釘，5-沖頭，6-底板-滑槽材料組合，7-下模，8-壓邊圈、9-防扭矩墊片。

具體實施方式

實施例1：一種應(yīng)用于戶外交通標志牌的自沖鉚接方法，選擇1420鋁鋰合金薄板（厚度為1.5mm，長度為110mm，寬度為20mm，搭接部分長20mm）作為試驗材料，如圖4所示，采用相同板材搭接形式，對上述板材采用德國b?llhoff公司生產(chǎn)的自沖鉚接設(shè)備（如可以為可變喉頸自沖鉚接設(shè)備）進行自沖鉚連接試驗，試驗過程參照gb2649-89焊接接頭力學性能試驗取樣方法。所采用的鉚釘為鍍鋅硼鋼半空心鉚釘，其釘腿直徑為5.3mm。如圖3所示，由于自沖鉚接的連接機理是鉚釘腳在被連接板材內(nèi)部發(fā)生塑性大變形，形成機械內(nèi)鎖來連接板材，難以通過接頭外觀準確判斷其成形質(zhì)量優(yōu)劣。因此采用剖面直觀檢測法來評價接頭成形質(zhì)量，并參照三個檢測標準：釘頭高度、殘余底厚、釘腳張開度。經(jīng)過多次試鉚得到1420-1420接頭的最優(yōu)截面。分析接頭成形質(zhì)量后確定鉚接工藝參數(shù)為：預壓緊壓強50bar，刺穿壓強190bar，整形壓強140bar，沖頭行程132.4mm。鉚接過程通過自沖鉚接在線監(jiān)控系統(tǒng)保證鉚接質(zhì)量。采用中頻直流逆變點焊機對同樣尺寸的1420鋁鋰合金薄板進行點焊連接試驗，通過對焊點進行外觀檢驗非破壞性牢度檢驗確定焊接工藝參數(shù)為：電極壓力0.3mpa，焊接時間500ms，焊接電流29ka。

采用mts公司landmark100電液伺服材料試驗機進行拉伸-剪切試驗，試驗拉伸速率設(shè)定為5mm/min；為降低試驗過程中附加扭矩導致的接頭靜力學性能誤差，在試件兩端分別夾持尺寸為25mm×20mm×1.5mm的防扭矩墊片9，如圖4、5所示。分別對兩種接頭進行幾次重復性拉伸-剪切試驗，獲得1420自沖鉚接頭和點焊接頭的載荷-位移曲線見圖6和圖7。

實施例2：一種應(yīng)用于戶外交通標志牌的自沖鉚接方法，選擇5052鋁合金薄板（厚度為2.0mm，長度為110mm，寬度為20mm，搭接部分長20mm）作為試驗材料，連接試驗過程以及拉伸-剪切試驗均和實施例1相同，確定鉚接工藝參數(shù)為：預壓緊壓強50bar，刺穿壓強180bar，整形壓強110bar，沖頭行程130.38mm。確定焊接工藝參數(shù)為：電極壓力0.3mpa，焊接時間500ms，焊接電流17ka。通過拉伸剪切試驗獲得5052自沖鉚接頭和點焊接頭的載荷-位移曲線見圖8和圖9。

實施例3：一種應(yīng)用于戶外交通標志牌的自沖鉚接方法，滑槽選擇q215鍍鋅鋼(厚度為1.5mm)，標志底板1420鋁鋰合金薄板（厚度為1.5mm，長度為110mm，寬度為20mm，搭接部分長20mm）作為試驗材料，連接試驗過程以及拉伸-剪切試驗均和實施例1相同，確定鉚接工藝參數(shù)為：預壓緊壓強50bar，刺穿壓強190bar，整形壓強110bar，沖頭行程132.4mm。確定焊接工藝參數(shù)為：電極壓力0.3mpa，焊接時間200ms，焊接電流11ka。通過拉伸剪切試驗獲得q215鍍鋅鋼和1420鋁鋰合金自沖鉚接頭和點焊接頭的載荷-位移曲線見圖10和圖11。

以上實例試驗結(jié)果如下表所示，通過對試驗結(jié)果進行分析，采用自沖鉚接技術(shù)相比傳統(tǒng)點焊，其平均靜失效載荷和平均能量吸收值明顯提高。

通過對圖6~圖11所示位移-載荷曲線進行分析，點焊接頭在載荷達到最大值后立刻下降，卸載較快，而自沖鉚接頭卸載較慢，這是由于自沖鉚接頭失效過程中上下板及鉚釘發(fā)生了明顯的塑性變形，其失效模式多為板材撕裂造成的失效，無脆性斷裂產(chǎn)生；而點焊接頭由于焊點塑性較差，其失效模式多為焊點處發(fā)生脆性斷裂，這導致其卸載較快，結(jié)合平均能量吸收值的比較，可以看出自沖鉚接頭的緩沖吸震性能較好。此外，由于自沖鉚接成形過程屬于機械冷成形，其接頭塑性較好，可知其疲勞性能優(yōu)于傳統(tǒng)點焊連接。

以上實例證明，自沖鉚接頭相較點焊接頭具有更好的靜力學性能、緩沖吸震性能以及疲勞強度，能充分滿足戶外交通標志牌的性能需要。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。