明主要是为了解决不能焊接的两个板材之间的连 接问题，显然本发明的连接方法并不限于相互不能焊接的板材之间的连接，相互能够焊接 的板材，也可以采用本发明的连接方法进行连接。根据与铆钉焊接的材料的不同而选择相 应的铆钉材料。
[0058] 以下结合图1~图8说明本实施例的板材连接方法，其中的板材包括相互不能焊 接的第一板材3和第二板材2,所述板材连接方法包括如下步骤：
[0059] 第一步：如图1~图8所示，选择其材料能与其中的第一板材3焊接的半空心铆钉 10。当第一板材3为钢材时，选取钢质的半空心铆钉10。如图1所示，本实施例所使用的半 空心铆钉10包括实心的头部11、杆部12与设有空腔15的腿部13,特别指出的是，由于用途 不同，本发明所使用的半空心铆钉10的结构大大异于现有技术中用于铆接的半空心铆钉。
[0060] 第二步：如图3、图4和图5所示，将半空心铆钉10铆入不能与其焊接的第二板材 2,在模具的作用下，半空心铆钉10的腿部13受力后变形，形成接头1。其中，半空心铆钉 10的头部11的表面形成为接头1的平整的第一表面18,半空心铆钉10的腿部13伸出第 二板材2,所述半空心铆钉10的形状满足在所述模具的压力下使腿部13在受力后压缩至杆 部12并与杆部12挤压而分别向内、外侧延展形成为接头1的不平整的第二表面19,第二表 面19包括腿部13向内延展的部分所形成的内凹的等弧度的弧面和腿部13向外变形的部 分所形成的从内向外逐渐变薄并紧贴第二板材2的边缘部191。
[0061] 第三步：如图6所示，将可与接头1焊接的第一板材3放在接头1的第一表面上 18。
[0062] 第四步：如图7所示，将放置好的第一板材3与接头1通过点焊焊在一起，点焊的 焊头电极7的表面曲率、深度与接头1的第二表面的弧面的曲率、深度相配合。如图8所示， 经过焊接，接头1与第一板材3之间形成焊点，图8中示出了焊点的熔化区域4和热影响区 域5。
[0063] 本实施例要求半空心铆钉10的形状满足其铆固变形后所形成的接头1的第二表 面19的中部形成内凹的等弧度的弧面的形状，其主要优点是，等弧度的弧面可与电焊头形 成稳定的接触，提高点焊的质量，并可减少电焊头的磨损。为了达到此要求，显然，如图4所 示，与半空心铆钉10的头部接触的上模具400应该是平整的，与半空心铆钉10的头部接触 并施加压力，与半空心铆钉10的腿部13(图4中的腿部13处于变形过程中，仍以标记13 标出）接触的下模具300具有特殊的面，其与半空心铆钉10相接触的面包括用于形成上述 内凹的等弧度的弧面的等弧度凸面301和用于形成边缘部191的凹面302以及与最边缘的 平面303,平面303在半空心铆钉10变形末了贴在第二板材2上。下模具300的等弧度的 凸面301，以及凹面302和平面303大致以图4中的点划线为界。
[0064] 在使用上述模具的情形下，为了满足半空心铆钉10的腿部被挤压变形后向内形 成等弧度的弧面，向外延展形成对第二板材2形成固定的边缘部191，需要使半空心铆钉10 的几何结构满足一定的条件。由于使用目的不同，本发明所使用的半空心铆钉10的结构大 大异于常规的半空心铆钉，需要使用特殊结构的半空心铆钉。换句话说，本发明只是借用 了现有技术中的"半空心铆钉"的名称，实际上本实施例使用的铆钉并不适合用于单纯的铆 接，而适合兼做为铆接和焊接材料。为了达到此使用目的，半空心铆钉10需要满足两方面 的条件：（1)半空心铆钉10的杆部12的厚度T与其要铆接的第二板材2的厚度δ之间存 在一定的比例，也就是Τ/ δ应在1. 1~1. 4之间。（2)空腔15的深度h为杆部直径dl的 50 %~65 %，腿部13的厚度s为杆部直径dl的10~20%。
[0065] 以下结合【附图说明】此两方面的参数对半空心铆钉结构和性能的影响。如果杆部12 的厚度T不在此范围内，太大或太小，则会如图9所示，所形成的接头Γ无法形成等弧度弧 面，会在表面形成褶皱140,并且不能形成完整的边缘部191。当杆部12的厚度T过小时， 虽然腿部13的外侧可能形成较为良好的边缘部191，但其内侧不能形成等弧度的曲面，因 为腿部13变形向空腔底部堆积的部分不足以与空腔底部相挤压而形成等弧度曲面。腿部 13变形部分与空腔底部的交界处还可能会因挤压形成褶皱。
[0066] 此外，当杆部12的厚度T过大时，腿部13的内侧与空腔底部挤压完毕时，其外侧 尚未充分延展至与第二板材2充分接触，所形成的边缘部191与第二板材2之间留有空隙， 其横向尺寸也较小，降低了与第二板材2之间的连接强度。
[0067] 本发明对半空心铆钉10的腿部尺寸的上述要求，也即是腿部长度（空腔长度）和 厚度相对于杆部直径的比例的要求，是为了满足腿部被挤压变形时向内、外侧延展时，能够 有恰好多的材料正好能形成图5所示的形状。既不会因为腿部的材料过多而形成褶皱，也 不会因为腿部材料过少，而不足以形成与第二板材紧贴的边缘部以及等弧度的弧面。
[0068] 以下结合图10和图11说明半空心铆钉10的腿部尺寸对其形成的接头形状的影 响。图10为腿部过长时所形成的接头Γ的形状，首先，如图10(a)所示，其腿部初步变形 后，内侧与空腔底部挤压形成褶皱140,空腔底部变形较小，不能形成等弧度的弧面，继续挤 压，如图10(b)所示，部分过多的褶皱被继续挤压而形成的"裂纹"141。图11为腿部过短 时所形成的接头1 "形状，腿部13 (由于未形成完整的边缘部，故图11中仍以13标记）过 短，则其外侧不能形成完整的边缘部，其边缘部与第二板材2之间形成空隙8,大大降低了 与第二板材2之间的连接强度，并且中部也不能形成等弧度的凹面。腿部过厚与过长时的 情形类似，腿部过薄时与过短时的情形类似。所谓的过长、过短、过厚、过薄都是相对于本实 施例所要求的上述条件而言的。
[0069] 此外，与现有技术使用实心铆钉作为焊接材料的方案相比，本实施例采取的半空 心铆钉更容易铆入轻量化的第二板材中（第二板材往往是铝材或者非金属材料）。根据实 验测量，植入半空心铆钉接头所需的力一般不超过60kN，因而可以在钣金件加工时继续使 用普通的压机，钣金工序所使用的压机的压力大约增加10%到30%之间。本实施例可以降 低对生产线上的压力的要求，可采用现有生产线上所使用的压机。采用本发明的连接方法 制造的采用混合材料的车型可与纯钢材的车型共线生产，大大降低了生产成本。
[0070] 请参考图5并对照图3所示，本实施例的特殊结构的半空心铆钉10在铆固于第二 板材2上形成接头1时，其腿部变形所形成的较大的第二表面19,在其腿部发生延展变形 后，第二表面19的直径d4大于半空心铆钉10的杆部12的直径dl，同时也大于其头部11 的直径d2,较大的第二表面19可提高与第二板材2之间的连接强度。如图3、图5所示，半 空心铆钉10在铆固于第二板材2形成接头1时，其杆部也发生了一定程度的横向延展，接 头1的杆部（位于第二板材2内的部分）的直径d3大于半空心铆钉10的杆部12的直径 dl，相当于扩大了铆钉的直径。一方面如图8所示，可提供更多的横向空间，以形成较大的 焊点，提高焊接强度；另一方面通过挤压第二板材2与其形成更为稳固的连接。由于半空心 铆钉10的杆部的横向延展，如图8所示，提供了更大的横向尺寸的焊接材料，从而可便于将 热影响区域5控制在接头1的内部，而不影响第二板材2,防止焊接热使第二板材发生软化 或者熔化，保证焊接的连接强度。
[0071] 综上所述，实际操作中，可根据要连接的第二板材2的厚度δ选择半空心铆钉的 尺寸，如图3所示，半空心铆钉10的杆部12的厚度Τ为第二板材的厚度δ的1. 1~1. 4 倍；同时，深度h (也大致为腿部的长度）必须在杆部直径的50%~65%之间以保证半空心 铆钉10的腿部13变形后能从第二板材2的下侧充分包住第二板材2,确保其与第二板材之 间的铆固强度。
[0072] 经过计算和试验验证，满足此两个条件的半空心铆钉10能够在变形后形成如图5 所示的中心为等弧度的弧面，而边缘为从内向外依次变薄的形状，并能挤压至与第二板材 上。在实际选择时，首先根据第二板材2的材质和厚度确定半空心铆钉10的杆部12的直 径dl这一基本参数，然后根据dl这一基本参数，确定半空心铆钉10的腿部13的厚度s与 空腔15的深度h。从而确保半空心铆钉10的腿部13在发生变形时，向外延展形成边缘部 191，向内与底部形成连续的曲面，形成如图5所示的等弧度的弧面。
[0073] 作为优选方案，如图3所示，半空心铆钉10的杆部12的直径dl为5到6mm，以在 满足轻量化的要求的同时并能满足连接强度。尺寸较小的铆钉可减小工件供连接的凸缘的 尺寸，达到轻量化的设计目标。图5中的等弧度的弧面的曲率半径r在10~14_之间，等 弧度的弧面的中心凹下的深度Η小于0. 8mm。
[0074] 如图5所示，半空心铆钉10经过变形后形成的接头1呈不对称的"工"字形，其中 第二表面19的横向尺寸（直径d4)为所述半空心铆钉的杆部直径dl的1. 8~2. 2倍，并 且不小