異材管件接合結(jié)構(gòu)、接合方法及其異材管件接頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種異材管件接合結(jié)構(gòu)、接合方法及其異材管件接頭，特別涉及一種應(yīng)用于相異金屬材質(zhì)構(gòu)件的空間桁架組裝上的異材管件接合結(jié)構(gòu)、接合方法及其由異材組接而成的管件接頭。
【背景技術(shù)】
[0002]目前由縱梁及橫梁所組成的梯形車架，大多由工字型鋼和槽鋼組成，整車的荷重由車架承受而使車架產(chǎn)生彈性變形，再加上在車架上所加載的密閉式車身容易對車架產(chǎn)生大的剪切力，因而容易導(dǎo)致焊口破裂，且此種積木式車架結(jié)構(gòu)為產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度，整體車架相對較笨重，相對地壓縮了可裝載的空間，油耗大，運(yùn)輸成本高。對此，有不同種類的車架，如圖1所示的空間桁架(Space Frame)式車架10被提出，三維空間桁架結(jié)構(gòu)的全承載式車身，能夠把整車的載荷以軸向力的形式分配給桁架的每個(gè)桿(管)件。其充分地利用金屬材料抗拉的力學(xué)特性遠(yuǎn)大于抗彎的力學(xué)特性，從而提高了車身剛度，再應(yīng)用精確的設(shè)計(jì)計(jì)算能夠使車身的重量顯著減輕，進(jìn)而提升了油耗表現(xiàn)。
[0003]但是要精確地組裝空間桁架式車架有其難度，因?yàn)榭臻g桁架式車架通常需進(jìn)行二管件或多管件之間的接合，尤其是采用焊接接合時(shí)，其必須將來自多個(gè)不同位置、不同角度的管件接合在一起，因此需要將各管件的相對位置先固定住，但由于是多管件的接合，其相對的接合處會產(chǎn)生難以固定的自由度，因此必須以復(fù)雜的工具，將每個(gè)接合處仔細(xì)固定，以避免遭到管件焊接時(shí)的焊接熱應(yīng)力影響尺寸精度。另一方面，由于空間桁架式車架結(jié)構(gòu)有部分要求剛性力而必需使用鋼材、部分僅需提供支撐力而可使用鋁合金材來降低車身重量，但前述組裝結(jié)構(gòu)及工法無法應(yīng)用于鋼、鋁等異材的焊接結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種異材管件接合結(jié)構(gòu)、接合方法及其異材管件接頭，用以使相異材料的金屬管件對應(yīng)并接合于該異材管件接頭的相同材料側(cè)，并在異材管件接頭之間的接合，以凸伸并平面對應(yīng)的上極耳與下極耳，應(yīng)用降低異種金屬產(chǎn)生的界面腐蝕效應(yīng)的接合工法予以接合。
[0005]為達(dá)成前述的提供異材管件接頭的目的，本發(fā)明提供的異材管件接頭，其包括上接頭管體以及下接頭管體，該上接頭管體以一第一金屬材料制成，該下接頭管體，以異于該第一金屬材料的一第二金屬材料制成，該上接頭管體與該下接頭管體上下對接而共同定義出一第一管身，該上接頭管體與該下接頭管體分別在其外側(cè)表面設(shè)有向外側(cè)凸出并可供面對面疊合的多個(gè)上極耳及其對應(yīng)的下極耳，該上接頭管體在其遠(yuǎn)離于該第一管身的一側(cè)向外凸伸有一第二管身。
[0006]在一實(shí)施例中，該下接頭管體設(shè)有一槽孔，該槽孔的一長軸對應(yīng)于該第一管身的中性軸(neutral axis)位置。
[0007]為達(dá)成前述的提供異材管件接合結(jié)構(gòu)的目的，本發(fā)明提供的異材管件接合結(jié)構(gòu)包括:前述的異材管件接頭、第一金屬管件及第二金屬管件。第一金屬管件由該第一金屬材料制成，其外徑相同于該第一管身的內(nèi)徑；第二金屬管件，其材料由該第二金屬材料制成，其中接合該些面對面疊合的上、下極耳，以相互固定該上接頭管體與該下接頭管體，并將該第一金屬管件固定在該第一管身內(nèi)，該第二金屬管件一端部套設(shè)并固定于該第二管身。
[0008]為達(dá)成前述的提供異材管件接合方法的目的，本發(fā)明提供的異材管件接合方法，其步驟包括:提供如述的異材管件接頭、第一金屬管件及第二金屬管件；將該第二金屬管件一端部套設(shè)于該上接頭管體的該第二管身，同時(shí)使該上接頭管體的凹面抵靠于該第一金屬管件表面；使該下接頭管體的凹面抵靠于該第一金屬管件表面并與該上接頭管體對接，使該些上極耳與該些下極耳面對面設(shè)置，以形成該第一管身并以該第一管身環(huán)繞包覆該第一金屬管件；應(yīng)用降低異種金屬產(chǎn)生的界面腐蝕效應(yīng)的接合工法，接合該些上極耳與該些下極耳對接平面；以及應(yīng)用焊接工法接合該第二金屬管件與該第二管身。
[0009]本發(fā)明的特點(diǎn)至少有:1.本發(fā)明的異材管件接頭設(shè)計(jì)可有效提升空間桁架組裝的精準(zhǔn)度的問題，此接頭設(shè)計(jì)已于結(jié)構(gòu)制造時(shí)固定其第二管身與第二管身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度，因此直接可將第一金屬管件與第二金屬管件接合于其管口，可避免人力直接組裝第一金屬管件與第二金屬管件的誤差，同時(shí)各金屬管件與管口之間具有可調(diào)的功能性。2.此異材管件接頭設(shè)計(jì)于應(yīng)力集中處，為一體式鋼材設(shè)計(jì)，可有效提升整體空間桁架車架的結(jié)構(gòu)鋼性。3.通過此異材管件接頭的設(shè)計(jì)，可使鋼材與鋁合金的異材管件結(jié)構(gòu)應(yīng)用于空間桁架車架，使車輛同時(shí)具有輕量化與高剛性的優(yōu)點(diǎn)。4.在異材管件接頭的接合上，藉由自沖卯接與膠合或摩擦攪拌點(diǎn)焊與膠合的復(fù)合工藝，可以有效的降低異材管件的上接頭管體與下接頭管體之間的異種金屬產(chǎn)生的界面腐蝕的效應(yīng)。5.由于本發(fā)明的工藝過程中無熔焊的焊接工藝，所以在接合界面上無介金屬化合物層所產(chǎn)生的硬脆相產(chǎn)生，可提升接合品質(zhì)。
[0010]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
【附圖說明】
[0011]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的鋼管構(gòu)件焊接而成的空間桁架式車架立體圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的異材管件接頭實(shí)施例的前視分解圖；
[0013]圖3為本發(fā)明的異材管件接頭與金屬管件接合前微調(diào)的實(shí)施例的前視示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明的異材管件接頭與金屬管件接合實(shí)施例的前視示意圖；
[0015]圖5為本發(fā)明的異材管件接頭與金屬管件接合實(shí)施例的立體示意圖；及
[0016]圖6為本發(fā)明的異材管件接合方法實(shí)施例的流程圖。
[0017]其中，附圖標(biāo)記
[0018]10空間桁架式車架
[0019]20異材管件接頭
[0020]21上接頭管體
[0021]210 槽體
[0022]211 上極耳
[0023]22下接頭管體
[0024]220槽體
[0025]221下極耳
[0026]222 槽孔
[0027]23第一管身
[0028]231第一管口
[0029]24第二管身
[0030]241第二管口
[0031]30第一金屬管件
[0032]40第二金屬管件
[0033]A預(yù)接合處
[0034]B長軸
[0035]X中性軸
[0036]步驟SlO?S50異材管件接合方法的步驟
【具體實(shí)施方式】
[0037]茲配合【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施例如下。
[0038]如圖2所繪示的本發(fā)明的異材管件接頭的前視分解圖所示。本實(shí)施例的異材管件接頭20包含了上接頭管體21以及下接頭管體22。該上接頭管體21是以一第一金屬材料(例如鋼)制成，該下接頭管體22，是以異于該第一金屬材料的一第二金屬材料(例如鋁合金)制成，該上接頭管體21的底部為一具有一凹面的槽體210、該下接頭管體22的頂部為一具有一凹面的槽體220，該上接頭管體21與該下接頭管體22，上下對接而共同定義出一第一管身23及該第一管身23兩端的第一管口 231，該上接頭管體21與該下接頭管體22分別在其彼此的預(yù)接合處A的外側(cè)表面設(shè)有向外側(cè)凸出并可供面對面疊合的多個(gè)上極耳211及其對應(yīng)的下極耳221，該上接頭管體21在其遠(yuǎn)離于該第一管身23的一側(cè)向外凸伸有一第二管身24，該第二管身24的端部具有一第二管口 241。
[0039]在前述實(shí)施例的進(jìn)一步實(shí)施例中，該下接頭管體22上(較佳地，是設(shè)置于該第一管身23上)更設(shè)有一槽孔222。而該槽孔222的一長軸B對應(yīng)于該第一管身23的中性軸(neutral axis) X位置,但不以此為限。
[0040]續(xù)請參照圖3所繪示的本發(fā)明的異材管件接頭與金屬管件接合前微調(diào)的前視示意圖、圖4所繪示的本發(fā)明的異材管件接頭與金屬管件接合的前視示意圖，并對照圖5所繪示的本發(fā)明的異材管件接頭與金屬管件接合的立體示意圖。在此一異材管件接合結(jié)構(gòu)實(shí)施例中，其包括了采用前述的異材管件接頭20與一第一金屬管件30、一第二金屬管件40的結(jié)合，該第一金屬管件30,是由與該下接頭管體22相同的該第一金屬材料制成,該第一金屬管件30的外徑大小相同于該第一管身23的內(nèi)徑。該第二金