[发明专利]一种热塑性碳纤维复合材料板与合金板自冲铆接装置及铆接方法

说明书

本发明公开了一种热塑性碳纤维复合材料板与合金板自冲铆接装置，包括：凹模，其下部为实心圆柱形结构，上部中心设置有圆形凹槽，所述凹槽底面向上凸起呈圆锥形；压边圈，其为圆柱形结构且中心设置有圆柱形中心孔，所述压边圈设置在所述凹模上方并与其相对设置；冲头，其为空心圆柱形结构且内部设置有电磁加热器，所述冲头能够在所述中心孔内沿中心孔轴向运动，能够在适宜温度下进行柳接，柳接效果好且结构简单，操作方便。本发明还提供一种热塑性碳纤维复合材料板与合金板自冲铆接方法，能够根据复合材料和柳钉的结构特点确定柳钉柳接温度，提高柳接接头的质量，还能够根据冲头的冲击高度和柳接件厚度，主动调节冲头的冲击速度，提高柳接效果。

技术领域

本发明涉一种热塑性碳纤维复合材料板与合金板的铆接领域，更具体的是，本发明涉及一种热塑性碳纤维复合材料板与合金板自冲铆接装置及铆接方法。

背景技术

热塑性碳纤维复合材料具有比强度高、比模量高、抗撞吸能性好、抗疲劳性好、耐电化学腐蚀、韧性比价高、成型过程中无化学反应、可回收重复利用等显著优点。因而，热塑性复合材料在航空、船舶、汽车等领域已经广泛应用。在汽车行业中，碳纤维复合材料的应用比重也在逐年上升，作为一种高性能的复合材料正在被广泛认可，其从高端车型向中端车型的转化正在迅速实现。

热塑性复合材料在汽车行业的应用将不可避免地产生与钢、铝合金等传统金属材料的连接问题。目前汽车中板件的连接方式主要有：焊接、铆接和粘接。碳纤维复合材料在汽车中和其它板结的连接通常使用粘结和螺栓连接。铆接是一种新型的轻量化连接技术，其通常应用于同种金属或者异种金属的连接。碳纤维复合材料在变形过程中塑性变形很小，延展性比金属材料相差很多，限制了铆接技术的应用。

中国发明专利申请“CN105479771B”公开了一种“碳纤维复合材料板的制备方法及其与铝合金板的自冲铆接模具及方法”，但是，是在常温下进行柳接，还需要在纤维板上做通孔，由于热塑性碳纤维复合材料在冷变形破坏的过程中形式过于复杂，很有可能出现“藕断丝连”即树脂基质发生破坏而纤维未断裂，这样会严重降低铆接处的力学性能。另一方面，在铆钉完全穿过碳纤维复合材料板会造成碳纤维局部发生破坏，由于纤维的力学性能相互关联，会导致周围出现局部性能下降。

发明内容

本发明的一个目的是设计开发了一种热塑性碳纤维复合材料板与合金板自冲铆接装置，能够在适宜温度下进行柳接，柳接效果好且结构简单，操作方便。

本发明的另一个目的是设计开发了一种热塑性碳纤维复合材料板与合金板自冲铆接方法，能够根据复合材料和柳钉的结构特点确定柳钉柳接温度，提高柳接接头的质量。

本发明还提供一种热塑性碳纤维复合材料板与合金板自冲铆接方法，能够根据冲头的冲击高度和柳接件厚度，主动调节冲头的冲击速度，提高柳接效果。

本发明提供的技术方案为：

一种热塑性碳纤维复合材料板与合金板自冲铆接装置，包括：

凹模，其下部为实心圆柱形结构，上部中心设置有圆形凹槽，所述凹槽底面向上凸起呈圆锥形；

压边圈，其为圆柱形结构且中心设置有圆柱形中心孔，所述压边圈设置在所述凹模上方并与其相对设置；

冲头，其为空心圆柱形结构且内部设置有电磁加热器，所述冲头能够在所述中心孔内沿中心孔轴向运动。

优选的是，所述圆锥形凸起上表面与凹模上表面共面；所述圆锥形凸起的回转轴线与圆形凹槽的回转轴线共线。

优选的是，还包括：

真空隔热管，其与所述中心孔过盈配合；

过孔，其呈圆周式设置在所述压边圈下部并与所述中心孔连通；

柳接件，其设置在所述凹模和压边圈之间；