一種塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法
【專利摘要】一種塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，其目的是實現(xiàn)不導電的塑料板和導電的鋁板的焊接且解決單一膠結(jié)件有服役溫度制約的缺陷，其步驟為：（1）塑料板（1）的厚度為t1，鋁板（2）的厚度為t2，半空心鉚釘（3）長度l≥t1+ t2；半空心鉚釘（3）的直徑D=0.8~2.0t1，在搭接接頭塑料板（1）側(cè)打孔的直徑等于半空心鉚釘（3）的直徑D；（2）焊接過程采用單級加壓方式，其中焊接電流3.0kA~3.5kA，焊接時間13s~16s，電極壓力0.22kN~0.27kN；設(shè)置如上參數(shù)后進行焊接，焊后將焊件取下。
【專利說明】
一種塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及壓力焊技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著汽車輕量化的發(fā)展加速，塑料在汽車中的應用變得越來越廣泛。汽車輕量化使塑料作為原材料在汽車零部件制造領(lǐng)域被廣泛應用?；诖吮尘耙螅瑢崿F(xiàn)塑料與塑料及塑料與金屬件的有效、可靠連接已經(jīng)成為當下的研究熱點。
[0003]經(jīng)過檢索現(xiàn)有技術(shù)發(fā)現(xiàn)，中國專利號CN100409995C，一種膠焊連接方法。這種方法是在兩層待焊材料表面的搭接區(qū)域，涂上一層膠劑，然后采用熔化焊接熱源進行搭接焊，以實現(xiàn)接頭的良好的連接，該發(fā)明實現(xiàn)了機械結(jié)合、冶金結(jié)合和化學結(jié)合的有效統(tǒng)一使得結(jié)構(gòu)件的承載載荷、疲勞強度和剪切強度有較大幅度的提高。然而這種方法得到的接頭區(qū)域膠結(jié)區(qū)對于服役溫度有嚴格要求，溫度過高易易使膠結(jié)劑發(fā)生變性使得接頭力學強度急劇降低。
[0004]經(jīng)過檢索現(xiàn)有技術(shù)，中國專利號CN203879858U，塑料板材的鉚釘加熱電阻點焊結(jié)構(gòu)。該發(fā)明是將同種塑料板材或熔點相近的異種塑料板材的雙層或者多層搭接接頭，由制定好的工藝規(guī)范確定需要打孔的位置和個數(shù)并在接頭母材上預制一個直徑等于鉚釘直徑的孔，以實現(xiàn)搭接接頭的快速、有效及可靠地連接。這種方法只僅僅是針對于同種塑料板材或者熔點相近的異種塑料板材的連接，沒有實現(xiàn)金屬板材與塑料板材的連接，這對于實現(xiàn)汽車輕量化發(fā)展趨勢的要求仍然是一個制約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是實現(xiàn)不導電的塑料板和導電的鋁板的焊接且解決單一膠結(jié)件有服役溫度制約的缺陷。
[0006]本發(fā)明是一種塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，其步驟為:
(1)塑料板I的厚度為tl，鋁板2的厚度為t2，半空心鉚釘3長度I彡tl+t2;半空心鉚釘3的直徑D=0.8-2.0tl，在搭接接頭塑料板I側(cè)打孔的直徑等于半空心鉚釘3的直徑D;
(2)焊接過程采用單級加壓方式，其中焊接電流3.0kA?3.5kA，焊接時間13s~16s，電極壓力0.22kN?0.27kN;設(shè)置如上參數(shù)后進行焊接，焊后將焊件取下。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:將電阻點焊、自沖鉚接和膠結(jié)的有效結(jié)合且克服了塑料板材不導電的缺點同時在電極壓力下鉚釘穿透鋁板實現(xiàn)自沖鉚接并且在搭接表面塑料受熱熔化形成膠結(jié)區(qū)，解決了單一膠結(jié)件有服役溫度制約的缺陷同時實現(xiàn)了塑料板材和鋁板材的有效可靠連接;本發(fā)明不需要在焊接前進行預制成型鉚頭等相對繁瑣的工序，實現(xiàn)了塑料板和鋁板的快速、有效及更可靠連接。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的焊前結(jié)構(gòu)圖，圖2為本發(fā)明的焊后結(jié)構(gòu)圖，附圖標記及對應名稱為:塑料板I，鋁板2，半空心鉚釘3，上電極4，下電極5，焊后膠結(jié)區(qū)6。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明是一種塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，其步驟為:
(1)塑料板I的厚度為tl，鋁板2的厚度為t2，半空心鉚釘3長度I彡tl+t2;半空心鉚釘3的直徑D=0.8-2.0tl，在搭接接頭塑料板I側(cè)打孔的直徑等于半空心鉚釘3的直徑D;
(2)焊接過程采用單級加壓方式，其中焊接電流3.0kA?3.5kA，焊接時間13s~16s，電極壓力0.22kN?0.27kN;設(shè)置如上參數(shù)后進行焊接，焊后將焊件取下。
[0010]以上所述的塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，半空心鉚釘3為導電材質(zhì)，且半空心鉚釘3的硬度大于鋁板2的硬度。
[0011]以上所述的塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，接頭的搭接次序是上部為塑料板I，下部為鋁板2。
[0012]以上所述的塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，只需在搭接區(qū)域中心處塑料板I上打孔。
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實施案例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0014]實施例1:
選取厚度為2_的ABS塑料板I和厚度為Imm的工業(yè)純鋁板2，半空心鉚釘為鐵鉚釘，其直徑為3mm，長度為6mm;在ABS塑料板I的搭接區(qū)域中心處打孔，孔的直徑為3mm，并清理孔周圍的殘肩等雜質(zhì)。將半空心鐵鉚釘裝配到預制的孔中并同時保證鐵鉚釘與純鋁板搭接表面充分接觸以及鐵鉚釘與孔無隙接觸。焊接時間13s，焊接電流3.0kA，電極壓力為0.22kN。打開冷卻水閥，將裝配好的焊件放置在點焊機上、下電極間，保證焊件搭接區(qū)域中心鉚釘與兩電極處于同一條軸線上;通電進行焊接。焊前示意圖及焊后示意圖分別如圖1和圖2所示。
[0015]對焊接后得到的試樣在島津萬能試驗機上進行室溫力學拉伸實驗，結(jié)果表明:試樣在塑料側(cè)斷裂，在鐵鉚釘處產(chǎn)生裂紋源并沿裂紋源在塑料板上向兩側(cè)擴展直至斷裂;對其進行破壞實驗發(fā)現(xiàn)鐵鉚釘穿透鋁母材并圍繞鐵鉚釘周圍有一圈膠結(jié)區(qū)域存在。
[0016]實施例2:
選取厚度為2mm的ABS塑料板I和厚度為Imm的2A12鋁合金板2，半空心鉚釘為鐵鉚釘，其直徑為2mm，長度為4mm;在ABS塑料板I的搭接區(qū)域中心處打孔，孔的直徑為2mm，并清理孔周圍的殘肩等雜質(zhì)。將半空心鐵鉚釘裝配到預制的孔中并同時保證鐵鉚釘與鋁合金板搭接表面充分接觸以及鐵鉚釘與孔無隙接觸。焊接時間16s，焊接電流3.5kA，電極壓力為0.27kN。打開冷卻水閥，將裝配好的焊件放置在點焊機上、下電極間，保證焊件搭接區(qū)域中心鉚釘與兩電極處于同一條軸線上;通電進行焊接。焊前示意圖及焊后示意圖分別如圖1和圖2所示。
[0017]對焊接后得到的試樣在島津萬能試驗機上進行室溫力學拉伸實驗，結(jié)果表明:試樣在鉚釘處斷裂;對其進行破壞實驗發(fā)現(xiàn)鉚釘未完全穿透鋁合金母材且鉚釘被鐓粗，但圍繞鐵鉚釘周圍有一圈膠結(jié)區(qū)域存在。
[0018]實施例3:
選取厚度為2_的ABS塑料板I和厚度為Imm的工業(yè)純鋁板2，半空心鉚釘為不銹鋼鉚釘，其直徑為4mm，長度為6mm;在ABS塑料板I的搭接區(qū)域中心處打孔，孔的直徑為4mm，并清理孔周圍的殘肩等雜質(zhì)。將半空心不銹鋼鉚釘裝配到預制的孔中并同時保證不銹鋼鉚釘與純鋁板搭接表面充分接觸以及不銹鋼鉚釘與孔無隙接觸。焊接時間15s，焊接電流3.3kA，電極壓力為0.25kN。打開冷卻水閥，將裝配好的焊件放置在點焊機上、下電極間，保證焊件搭接區(qū)域中心處的不銹鋼鉚釘與兩電極處于同一條軸線上;通電進行焊接。焊前示意圖及焊后示意圖分別如圖1和圖2所不。
[0019]對焊接后得到的試樣在島津萬能試驗機上進行室溫力學拉伸實驗，結(jié)果表明:試樣在不銹鋼鉚釘處斷裂，對其進行破壞實驗發(fā)現(xiàn)不銹鋼鉚釘穿透鋁板同時圍繞鉚釘周圍有一圈膠結(jié)區(qū)域存在。
【主權(quán)項】
1.一種塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，其特征在于，其步驟為: (1)塑料板(I)的厚度為tl，鋁板(2)的厚度為t2，半空心鉚釘(3)長度I彡tl+t2;半空心鉚釘(3)的直徑D=0.8-2.0tl，在搭接接頭塑料板(I)側(cè)打孔的直徑等于半空心鉚釘(3)的直徑D; (2)焊接過程采用單級加壓方式，其中焊接電流3.0kA?3.5kA，焊接時間13s~16s，電極壓力0.22kN?0.27kN;設(shè)置如上參數(shù)后進行焊接，焊后將焊件取下。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，其特征在于:半空心鉚釘(3)為導電材質(zhì)，且半空心鉚釘(3)的硬度大于鋁板(2)的硬度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，其特征在于:接頭的搭接次序是上部為塑料板(I)，下部為鋁板(2)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料板與鋁板的電阻熱鉚焊方法，其特征在于:只需在搭接區(qū)域中心處塑料板(I)上打孔。
【文檔編號】B29C65/02GK106079429SQ201610450610
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】張昌青, 呂廣明, 劉雄波, 靳少龍, 楊黎東
【申請人】蘭州理工大學