一种塑料板与铝板的电阻热铆焊方法
【专利摘要】一种塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，其目的是实现不导电的塑料板和导电的铝板的焊接且解决单一胶结件有服役温度制约的缺陷，其步骤为：（1）塑料板（1）的厚度为t1，铝板（2）的厚度为t2，半空心铆钉（3）长度l≥t1+ t2；半空心铆钉（3）的直径D=0.8~2.0t1，在搭接接头塑料板（1）侧打孔的直径等于半空心铆钉（3）的直径D；（2）焊接过程采用单级加压方式，其中焊接电流3.0kA~3.5kA，焊接时间13s~16s，电极压力0.22kN~0.27kN；设置如上参数后进行焊接，焊后将焊件取下。
【专利说明】
一种塑料板与铝板的电阻热铆焊方法
技术领域
[0001]本发明涉及压力焊技术领域，特别是涉及塑料板与铝板的电阻热铆焊技术。
【背景技术】
[0002]目前，随着汽车轻量化的发展加速，塑料在汽车中的应用变得越来越广泛。汽车轻量化使塑料作为原材料在汽车零部件制造领域被广泛应用。基于此背景要求，实现塑料与塑料及塑料与金属件的有效、可靠连接已经成为当下的研究热点。
[0003]经过检索现有技术发现，中国专利号CN100409995C，一种胶焊连接方法。这种方法是在两层待焊材料表面的搭接区域，涂上一层胶剂，然后采用熔化焊接热源进行搭接焊，以实现接头的良好的连接，该发明实现了机械结合、冶金结合和化学结合的有效统一使得结构件的承载载荷、疲劳强度和剪切强度有较大幅度的提高。然而这种方法得到的接头区域胶结区对于服役温度有严格要求，温度过高易易使胶结剂发生变性使得接头力学强度急剧降低。
[0004]经过检索现有技术，中国专利号CN203879858U，塑料板材的铆钉加热电阻点焊结构。该发明是将同种塑料板材或熔点相近的异种塑料板材的双层或者多层搭接接头，由制定好的工艺规范确定需要打孔的位置和个数并在接头母材上预制一个直径等于铆钉直径的孔，以实现搭接接头的快速、有效及可靠地连接。这种方法只仅仅是针对于同种塑料板材或者熔点相近的异种塑料板材的连接，没有实现金属板材与塑料板材的连接，这对于实现汽车轻量化发展趋势的要求仍然是一个制约。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是实现不导电的塑料板和导电的铝板的焊接且解决单一胶结件有服役温度制约的缺陷。
[0006]本发明是一种塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，其步骤为:
(1)塑料板I的厚度为tl，铝板2的厚度为t2，半空心铆钉3长度I彡tl+t2;半空心铆钉3的直径D=0.8-2.0tl，在搭接接头塑料板I侧打孔的直径等于半空心铆钉3的直径D;
(2)焊接过程采用单级加压方式，其中焊接电流3.0kA?3.5kA，焊接时间13s~16s，电极压力0.22kN?0.27kN;设置如上参数后进行焊接，焊后将焊件取下。
[0007]本发明的有益效果是:将电阻点焊、自冲铆接和胶结的有效结合且克服了塑料板材不导电的缺点同时在电极压力下铆钉穿透铝板实现自冲铆接并且在搭接表面塑料受热熔化形成胶结区，解决了单一胶结件有服役温度制约的缺陷同时实现了塑料板材和铝板材的有效可靠连接;本发明不需要在焊接前进行预制成型铆头等相对繁琐的工序，实现了塑料板和铝板的快速、有效及更可靠连接。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的焊前结构图，图2为本发明的焊后结构图，附图标记及对应名称为:塑料板I，铝板2，半空心铆钉3，上电极4，下电极5，焊后胶结区6。
【具体实施方式】
[0009]本发明是一种塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，其步骤为:
(1)塑料板I的厚度为tl，铝板2的厚度为t2，半空心铆钉3长度I彡tl+t2;半空心铆钉3的直径D=0.8-2.0tl，在搭接接头塑料板I侧打孔的直径等于半空心铆钉3的直径D;
(2)焊接过程采用单级加压方式，其中焊接电流3.0kA?3.5kA，焊接时间13s~16s，电极压力0.22kN?0.27kN;设置如上参数后进行焊接，焊后将焊件取下。
[0010]以上所述的塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，半空心铆钉3为导电材质，且半空心铆钉3的硬度大于铝板2的硬度。
[0011]以上所述的塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，接头的搭接次序是上部为塑料板I，下部为铝板2。
[0012]以上所述的塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，只需在搭接区域中心处塑料板I上打孔。
[0013]下面结合附图和具体实施案例对本发明作进一步详细说明。
[0014]实施例1:
选取厚度为2_的ABS塑料板I和厚度为Imm的工业纯铝板2，半空心铆钉为铁铆钉，其直径为3mm，长度为6mm;在ABS塑料板I的搭接区域中心处打孔，孔的直径为3mm，并清理孔周围的残肩等杂质。将半空心铁铆钉装配到预制的孔中并同时保证铁铆钉与纯铝板搭接表面充分接触以及铁铆钉与孔无隙接触。焊接时间13s，焊接电流3.0kA，电极压力为0.22kN。打开冷却水阀，将装配好的焊件放置在点焊机上、下电极间，保证焊件搭接区域中心铆钉与两电极处于同一条轴线上;通电进行焊接。焊前示意图及焊后示意图分别如图1和图2所示。
[0015]对焊接后得到的试样在岛津万能试验机上进行室温力学拉伸实验，结果表明:试样在塑料侧断裂，在铁铆钉处产生裂纹源并沿裂纹源在塑料板上向两侧扩展直至断裂;对其进行破坏实验发现铁铆钉穿透铝母材并围绕铁铆钉周围有一圈胶结区域存在。
[0016]实施例2:
选取厚度为2mm的ABS塑料板I和厚度为Imm的2A12铝合金板2，半空心铆钉为铁铆钉，其直径为2mm，长度为4mm;在ABS塑料板I的搭接区域中心处打孔，孔的直径为2mm，并清理孔周围的残肩等杂质。将半空心铁铆钉装配到预制的孔中并同时保证铁铆钉与铝合金板搭接表面充分接触以及铁铆钉与孔无隙接触。焊接时间16s，焊接电流3.5kA，电极压力为0.27kN。打开冷却水阀，将装配好的焊件放置在点焊机上、下电极间，保证焊件搭接区域中心铆钉与两电极处于同一条轴线上;通电进行焊接。焊前示意图及焊后示意图分别如图1和图2所示。
[0017]对焊接后得到的试样在岛津万能试验机上进行室温力学拉伸实验，结果表明:试样在铆钉处断裂;对其进行破坏实验发现铆钉未完全穿透铝合金母材且铆钉被镦粗，但围绕铁铆钉周围有一圈胶结区域存在。
[0018]实施例3:
选取厚度为2_的ABS塑料板I和厚度为Imm的工业纯铝板2，半空心铆钉为不锈钢铆钉，其直径为4mm，长度为6mm;在ABS塑料板I的搭接区域中心处打孔，孔的直径为4mm，并清理孔周围的残肩等杂质。将半空心不锈钢铆钉装配到预制的孔中并同时保证不锈钢铆钉与纯铝板搭接表面充分接触以及不锈钢铆钉与孔无隙接触。焊接时间15s，焊接电流3.3kA，电极压力为0.25kN。打开冷却水阀，将装配好的焊件放置在点焊机上、下电极间，保证焊件搭接区域中心处的不锈钢铆钉与两电极处于同一条轴线上;通电进行焊接。焊前示意图及焊后示意图分别如图1和图2所不。
[0019]对焊接后得到的试样在岛津万能试验机上进行室温力学拉伸实验，结果表明:试样在不锈钢铆钉处断裂，对其进行破坏实验发现不锈钢铆钉穿透铝板同时围绕铆钉周围有一圈胶结区域存在。
【主权项】
1.一种塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，其特征在于，其步骤为: (1)塑料板(I)的厚度为tl，铝板(2)的厚度为t2，半空心铆钉(3)长度I彡tl+t2;半空心铆钉(3)的直径D=0.8-2.0tl，在搭接接头塑料板(I)侧打孔的直径等于半空心铆钉(3)的直径D; (2)焊接过程采用单级加压方式，其中焊接电流3.0kA?3.5kA，焊接时间13s~16s，电极压力0.22kN?0.27kN;设置如上参数后进行焊接，焊后将焊件取下。2.根据权利要求1所述的塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，其特征在于:半空心铆钉(3)为导电材质，且半空心铆钉(3)的硬度大于铝板(2)的硬度。3.根据权利要求1所述的塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，其特征在于:接头的搭接次序是上部为塑料板(I)，下部为铝板(2)。4.根据权利要求1所述的塑料板与铝板的电阻热铆焊方法，其特征在于:只需在搭接区域中心处塑料板(I)上打孔。
【文档编号】B29C65/02GK106079429SQ201610450610
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】张昌青, 吕广明, 刘雄波, 靳少龙, 杨黎东
【申请人】兰州理工大学