無鉚釘鉚接技術(shù)發(fā)展及其性能分析

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無鉚釘鉚接技術(shù)的發(fā)展
( F, @/ _* r: B隨著社會的進(jìn)步及人們對鉚接技術(shù)工藝要求不斷提高，輕型結(jié)構(gòu)越來越多地投入使用，對產(chǎn)品良性循環(huán)能力的要求越來越高，這些都導(dǎo)致了新型材料和先進(jìn)的加工技術(shù)不斷問世和投入應(yīng)用。
不銹鋼、帶涂層鋼板和復(fù)合材料的使用要求新的連接方法問世，以滿足上述材料的連接。同時這些新材料和新結(jié)構(gòu)的使用要求，使機(jī)械變形連接技術(shù)呈現(xiàn)了一個強(qiáng)烈的技術(shù)革新趨勢。
這種機(jī)械變形連接技術(shù)的特點(diǎn)是能夠不斷地發(fā)展和具有良好的應(yīng)用前景。特別是鉚接和沖壓連接方法體現(xiàn)了變形連接技術(shù)的多種類型，同時也要求不同的設(shè)備類型與之相適應(yīng)。
2 P* W6 |: _8 P8 {  y3 B機(jī)械變形連接是利用板件本身的冷變形能力，對板件進(jìn)行壓力加工，使板件產(chǎn)生局部變形而將板件連接在一起的一種板件連接技術(shù)。這是一種不需要額外連接件的板件連接方式。包括無釘沖鉚連接、沖壓自穿孔鉚接、空心鉚接、咬接（沖鉚連接）、折邊連接等方法 。
% ?/ z+ |, u8 n8 M. S) U機(jī)械變形連接并不是最近的發(fā)明，這種技術(shù) 1897年在德國就已經(jīng)申請了專利。但是，直到 20世紀(jì) 80 年代，機(jī)械變形連接才被應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。從那時起，這項(xiàng)技術(shù)得到迅速發(fā)展。這里總結(jié)一下這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，1986 年，BTM 公司在美國引入 Tog-L-Loc商標(biāo)， Trumpy GmbH和 TOX GmbH在 1987年開始生產(chǎn)機(jī)械變形連接裝備。一年后， Attexor Equipments S. A.在瑞士開始生產(chǎn)機(jī)械變形連接裝備。這種裝備是 BTM 公司在 1993年在美國獲得“板件連接設(shè)備 ”的專利。1996年悉尼大學(xué)為“冷成形鋼結(jié)構(gòu) ”制訂了澳大利亞/ 新西蘭標(biāo)準(zhǔn) AN/ NZS4600，標(biāo)準(zhǔn)中闡述了機(jī)械變形連接及其他單緊固件連接的測試。
+ F" Y- w) X2 _) [" h 無鉚釘鉚接技術(shù)性能分析與應(yīng)用
圖 2、3為 連接點(diǎn)的剖面組織圖。圖 3a是板件 (板厚 2mm)原始狀況的細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)。圖 3b是沖頭沖壓時板材厚度最小的頸狀部位的已發(fā)生變形的晶粒結(jié)構(gòu)。由于變形強(qiáng)化可以阻止材料向上流動，材料被擠壓到兩邊并擠進(jìn)凹模一側(cè)的板料之中。圖 3c是沖頭沖壓時，板料厚度未發(fā)生明顯變化的變形組織，變形主要集中在靠沖頭側(cè)表面的部位。


沖鉚連接成形原理及工藝
沖鉚連接是一種物理連接、點(diǎn)式連接，其核心是通過冷擠壓在板料上產(chǎn)生合適的圓點(diǎn)，使板料在圓點(diǎn)處象鉚接一樣連接在一起。沖鉚連接能夠?qū)⒍鄬影暹B接在一起，下面以雙層板為例，具體闡述沖鉚連接通過模具成形圓點(diǎn)的工藝過程。 TOX沖鉚連接工藝過程可分為初期沖入、初期成形、塑形成型、保沖等 5個階段。
1、初期壓入階段
如圖 4a所示，初期壓入階段從凸模接觸上部板料開始，到推桿1到達(dá)死點(diǎn)為止。這一階段，在凸模的擠壓力作用下，上、下板料主要以彈性變形為主，并伴有少量塑性變形。
- u# _* M9 ~1 V# D. M# n$ X2、初期成形階段初期成形階段從推桿到達(dá)死點(diǎn)開始，至下部板料與推桿頂面完全接觸并形成上部輪廓為止 (見圖b)。


在這一階段，從開始到結(jié)束，隨著凸模的下行。上、下板料受到推桿、凹模和凸模的約束，在彈塑性變形的共同作用下，形成上部輪廓。
. }0 E/ n- Y' a" \: @2 |在初期成形階段，圓點(diǎn)頸部圓角處組織由于受到凸模和凹模的擠壓，晶格被壓縮，組織被強(qiáng)化。同時，在凹模和推桿形成的環(huán)形凹槽處，由于對材料無約束 ,材料可以自由伸縮，使材料其余部分晶格幾乎不發(fā)生變化，有利于圓點(diǎn)初步成形，并為塑性成形階段的材料變形留下空間。
板料在初期壓入階段、初期成形階段和普通沖壓相似，不同之處是在初期形成階段只有圓點(diǎn)頸部圓角處晶格被壓縮，組織被強(qiáng)化，形成了壓鉚連接圓點(diǎn)的上部輪廓。
1 S# Z+ r% Q- {, k9 j: A3、塑性成型階段
在塑性成型階段，凸模 1 繼續(xù)下行，擠壓板料,直到凸模到達(dá)死點(diǎn)為止(見圖 4c) 。在這一階段，由于圓點(diǎn)在初期成形階段形成了上部輪廓，阻止了材料向上流動，使其只能沿 “最小阻力 ”的方向向環(huán)形凹槽和凹模側(cè)面流動。材料首先在擠壓力的作用下向環(huán)形凹槽處流動,填充環(huán)形凹槽；隨著環(huán)形凹槽的逐步充滿，流向環(huán)形凹槽的阻力逐步增大，當(dāng)上部板料中的材料流向凹模側(cè)面的阻力相對于環(huán)形凹槽較小時，上部板料中的材料開始同時擠向下部板料的側(cè)面，直到凸模到達(dá)死點(diǎn)，圓點(diǎn)完全成型，形成類似于鉚接的圓點(diǎn)，從而達(dá)到鉚接的目的。
" K' d1 V3 ]& I$ }- q4 Y7 [3 L4、保壓階段
6 }( Q) N. F3 R3 f在保壓階段,模具繼續(xù)保持一定時間的壓力,能夠起到材料充分填充、嵌套和完全定型的目的，并達(dá)到防止圓點(diǎn)回彈的作用。保壓階段控制的好壞直接影響產(chǎn)品合格率的高低。
5、反壓階段
壓鉚連接通常用于產(chǎn)品外表面的殼體連接,不希望連接圓點(diǎn)有凸起，因此需要將圓點(diǎn)反沖壓 1 次,將凸起壓回去。反壓時凹模用平砧座 ,凸模采用圓柱沖頭(如圖 4d)。
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