本發明涉及異種材料自沖鉚接，尤其涉及一種鋼-鎂合金自沖鉚接復合板及工藝。

背景技術：

1、車身的輕量化能夠有效改善車輛的能耗、提升續航里程以及車輛操控性能。鎂合金的密度約為1.75?g/cm3，擁有比鋁合金更優異的比強度，將其應用于車身結構件能夠有效降低車身重量，實現車身的輕量化，一體化鑄造鎂合金結構件還能夠改善車身剛度，同時簡化車身制造工藝流程，從而在降低車身重量的同時實現降本增效。目前常見的白車身以鋼結構件為主，因此，鎂合金結構件與鋼結構件之間的高效、高質連接的問題亟待解決。

2、針對該問題，鎂合金和鋼的熔點溫度差異較大，且鋼和鎂之間難以大比例固溶，導致鋼鎂之間很難通過直接焊接實現連接。而目前能夠應用于異種材料之間連接的主要工藝方法有膠接、螺接和鉚接，其中膠接的抗剝離能力及能量吸收性能較差，螺接增重嚴重且連接效率較低，鉚接則需要在待連接的板材上進行預開孔，對工件的尺寸及定位精度要求更高，不利于實現自動化，連接效率也較低。

技術實現思路

1、本發明提供一種鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其特征在于：包括變形互鎖的鋼板和鎂合金板，所述鋼板和所述鎂合金板中的任一被自沖鉚釘從上方刺入，其被刺入的部分與所述自沖鉚釘一同擠壓所述鋼板和所述鎂合金板中另一，所述鋼板和所述鎂合金板中的另一流入下方的自沖鉚模內變形，使所述鋼板、所述鎂合金板和所述自沖鉚釘之間形成互鎖結構。

2、進一步地，包括頂層、中層和底層，所述頂層、所述中層和所述底層自上而下依次層疊設置，所述頂層為鋼板和鎂合金板二者中的任一，所述底層為鋼板和鎂合金板二者中的另一，所述中層為鋼板。

3、進一步地，所述頂層和所述中層為鋼板，所述底層為鎂合金板，所述頂層和所述中層的總體最大抗拉強度小于600?mpa。

4、進一步地，所述頂層和所述中層為鋼板，所述底層為鎂合金板，所述頂層和所述中層的總厚度t2小于1mm，所述頂層和所述中層的總體最大抗拉強度大于600?mpa。

5、進一步地，所述頂層和所述中層為所述鋼板，所述底層為所述鎂合金板，所述頂層和所述中層的總厚度t2大于1mm，所述頂層和所述中層的總體最大抗拉強度大于600?mpa。

6、進一步地，所述自沖鉚釘的平均維氏硬度值大于490?hv，所述自沖鉚釘的長度l比所述頂層、所述中層和所述底層的總厚度高出2.8~3.8?mm。

7、進一步地，所述頂層為鎂合金板，所述中層和所述底層為鋼板，所述頂層的厚度t1小于4mm，所述底層的厚度t3大于1.2mm，所述底層的材料斷裂延伸率大于20?%。

8、進一步地，所述自沖鉚釘的維氏硬度值不小于510?hv，所述自沖鉚釘的長度l比所述頂層和所述中層的總厚度高出4.5~5mm。

9、進一步地，本發明還包括一種鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其用于制造前述的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其包括以下步驟：

10、將所述鋼板和所述鎂合金板按照預設的層級順序依次層疊放置；

11、將所述自沖鉚釘從上方刺入所述鋼板和所述鎂合金板內，所述自沖鉚釘在所述鋼板和所述鎂合金板內擴張變形，使所述鋼板、所述鎂合金板和所述自沖鉚釘形成互鎖。

12、進一步地，所述鋼-鎂合金自沖鉚接工藝所需自沖鉚接元件至少包括：

13、自沖鉚槍，用于將自沖鉚釘刺入板材；

14、夾具，用于固定待鉚接的板材；

15、自沖鉚釘，用于從上方刺入板材，并將位于上方的板材一并帶動刺入位于下方的板材內，使二者變形互鎖；

16、自沖鉚模，用于從下方與位于下方的板材接觸并提供支撐，還用于在下方的板材向下擴張變形時引導材料流向并為其塑形。

17、進一步地，所述自沖鉚模包括平底凹模，所述平底凹模為凹設于所述自沖鉚模的頂部的反向圓臺結構，所述平底凹模用于引導所述底層的材料流向并為其塑形。

18、進一步地，所述自沖鉚模包括凹底凹模，所述凹底凹模包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽凹設于所述自沖鉚模的頂部，所述第二凹槽凹設于所述第一凹槽的頂部，所述凹底凹模用于引導所述底層的材料流向并為其塑形。

19、進一步地，所述平底凹模的深度h1范圍為0.3~0.8?mm，所述平底凹模的開口處直徑d1范圍為9~13?mm，所述平底凹模側壁的拔模角度α1范圍為10~45°。

20、進一步地，所述第一凹槽的深度h2范圍為0.3~0.8?mm，所述第一凹槽的開口處直徑d2范圍為?10~13?mm，所述第一凹槽的側壁拔模角度α2范圍為10~45°，所述第二凹槽的深度h3范圍為0.5~1.8?mm，所述第二凹槽的開口處直徑d3為所述第一凹槽的開口處直徑d2的0.5~0.7倍。

21、進一步地，所述平底凹模的深度h1范圍為1.8~2.4?mm，所述平底凹模的開口處直徑d1范圍為9~13?mm，所述平底凹模側壁的拔模角度α1范圍為6~10°。

22、進一步地，所述第一凹槽為凹設于所述自沖鉚模的頂部的反向圓臺結構，所述第一凹槽用于引導所述底層的材料流向并為其塑形。

23、進一步地，所述第二凹槽為凹設于所述第一凹槽的頂部的反向圓臺結構，其拔模角度α3范圍為10~45°，或所述第二凹槽為凹設于所述第一凹槽的頂部的反向半球形結構。

24、本發明提供的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板通過自沖鉚接工藝將鋼板和鎂合金板鉚接為一體，可將多種鋼板和鎂合金板的層疊搭接組合，根據鋼板和鎂合金板的組合形式和參數配合選用不同尺寸和結構的自沖鉚釘和自沖鉚模，實現接頭良好成型，能夠實現車身輕量化，連接強度高且不易開裂，避免了預開孔，有利于自動化生產。

1.一種鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其特征在于：包括變形互鎖的鋼板（11）和鎂合金板（12），所述鋼板（11）和所述鎂合金板（12）中的任一被自沖鉚釘（2）從上方刺入，其被刺入的部分與所述自沖鉚釘（2）一同擠壓所述鋼板（11）和所述鎂合金板（12）中的另一，所述鋼板（11）和所述鎂合金板（12）中的另一流入下方的自沖鉚模（3）內變形，使所述鋼板（11）、所述鎂合金板（12）和所述自沖鉚釘（2）之間形成互鎖結構。

2.如權利要求1所述的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其特征在于：包括頂層（1a）、中層（1b）和底層（1c），所述頂層（1a）、所述中層（1b）和所述底層（1c）自上而下依次層疊設置，所述頂層（1a）為鋼板（11）和鎂合金板（12）二者中的任一，所述底層（1c）為鋼板（11）和鎂合金板（12）二者中的另一，所述中層（1b）為鋼板（11）。

3.?如權利要求2所述的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其特征在于：所述頂層（1a）和所述中層（1b）為鋼板（11），所述底層（1c）為鎂合金板（12），所述頂層（1a）和所述中層（1b）的總體最大抗拉強度小于600?mpa。

4.?如權利要求2所述的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其特征在于：所述頂層（1a）和所述中層（1b）為鋼板（11），所述底層（1c）為鎂合金板（12），所述頂層（1a）和所述中層（1b）的總厚度t2小于1mm，所述頂層（1a）和所述中層（1b）的總體最大抗拉強度大于600?mpa。

5.?如權利要求2所述的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其特征在于：所述頂層（1a）和所述中層（1b）為所述鋼板（11），所述底層（1c）為所述鎂合金板（12），所述頂層（1a）和所述中層（1b）的總厚度t2大于1mm，所述頂層（1a）和所述中層（1b）的總體最大抗拉強度大于600mpa。

6.?如權利要求3或4或5所述的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其特征在于：所述自沖鉚釘（2）的平均維氏硬度值大于490?hv，所述自沖鉚釘（2）的長度l比所述頂層（1a）、所述中層（1b）和所述底層（1c）的總厚度高出2.8~3.8?mm。

7.?如權利要求2所述的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其特征在于：所述頂層（1a）為鎂合金板（12），所述中層（1b）和所述底層（1c）為鋼板（11），所述頂層（1a）的厚度t1小于4mm，所述底層（1c）的厚度t3大于1.2mm，所述底層（1c）的材料斷裂延伸率大于20?%。

8.?如權利要求7所述的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其特征在于：所述自沖鉚釘（2）的維氏硬度值不小于510?hv，所述自沖鉚釘（2）的長度l比所述頂層（1a）和所述中層（1b）的總厚度高出4.5~5mm。

9.一種鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其特征在于：其用于制造如權利要求1至8任一項所述的鋼-鎂合金自沖鉚接復合板，其包括以下步驟：

10.如權利要求9所述的鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其特征在于：所述鋼-鎂合金自沖鉚接工藝所需自沖鉚接元件至少包括：

11.如權利要求10所述的鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其特征在于：所述自沖鉚模（3）包括平底凹模（31），所述平底凹模（31）為凹設于所述自沖鉚模（3）的頂部的反向圓臺結構，所述平底凹模（31）用于引導所述底層（1c）的材料流向并為其塑形。

12.如權利要求10所述的鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其特征在于：所述自沖鉚模（3）包括凹底凹模（32），所述凹底凹模（32）包括第一凹槽（321）和第二凹槽（322），所述第一凹槽（321）凹設于所述自沖鉚模（3）的頂部，所述第二凹槽（322）凹設于所述第一凹槽（321）的頂部，所述凹底凹模（32）用于引導所述底層（1c）的材料流向并為其塑形。

13.?如權利要求11所述的鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其特征在于：所述平底凹模（31）的深度h1范圍為0.3~0.8?mm，所述平底凹模（31）的開口處直徑d1范圍為9~13?mm，所述平底凹模（31）側壁的拔模角度α1范圍為10~45°。

14.?如權利要求12所述的鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其特征在于：所述第一凹槽（321）的深度h2范圍為0.3~0.8?mm，所述第一凹槽（321）的開口處直徑d2范圍為?10~13?mm，所述第一凹槽（321）的側壁拔模角度α2范圍為10~45°，所述第二凹槽（322）的深度h3范圍為0.5~1.8?mm，所述第二凹槽（322）的開口處直徑d3為所述第一凹槽（321）的開口處直徑d2的0.5~0.7倍。

15.?如權利要求11所述的鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其特征在于：所述平底凹模（31）的深度h1范圍為1.8~2.4?mm，所述平底凹模（31）的開口處直徑d1范圍為9~13?mm，所述平底凹模（31）側壁的拔模角度α1范圍為6~10°。

16.如權利要求12所述的鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其特征在于：所述第一凹槽（321）為凹設于所述自沖鉚模（3）的頂部的反向圓臺結構，所述第一凹槽（321）用于引導所述底層（1c）的材料流向并為其塑形。

17.如權利要求16所述的鋼-鎂合金自沖鉚接工藝，其特征在于：所述第二凹槽（322）為凹設于所述第一凹槽（321）的頂部的反向圓臺結構，其拔模角度α3范圍為10~45°，或所述第二凹槽（322）為凹設于所述第一凹槽（321）的頂部的反向半球形結構。