多材料車身機械點連接技術(shù)的應(yīng)用

周澤

摘 要：實行車身輕量化策略能使車輛原有的消耗和尾氣的排放明顯降低，多材料車身零部件之間連接的效果直接受到所使用輕量化新材料質(zhì)量的影響?；谶@個情況，業(yè)內(nèi)研發(fā)和使用了越來越多的車身連接技術(shù)。本文針對眾多技術(shù)之中的多材料車身機械點連接技術(shù)加以描述，簡要分析該技術(shù)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：多材料;車身;新技術(shù);輕量化;機械點連接

車身輕量化不僅需要充分保障車身本身擁有的剛度和性能，還需要將一些合適的工藝和材料應(yīng)用到適當(dāng)?shù)奈恢?，進而使車身重量得到最大程度降低。受到傳統(tǒng)弧焊和點焊等技術(shù)局限性的影響，使車身零件的應(yīng)用遇到了一定的難題。

1 關(guān)于常見機械點連接技術(shù)概述

1.1 無鉚連接技術(shù)概述

無鉚技術(shù)在機械點鏈接技術(shù)之中有著非常廣泛的應(yīng)用，業(yè)內(nèi)常常將其稱為沖壓鉚接，主要是氣液增力沖壓階段按照板材被擠壓之后呈現(xiàn)出來的塑性形變情況，使兩個待連接板件之間出現(xiàn)一個因為擠壓而產(chǎn)生的連接點，從這個連接點進行鑲嵌之后能夠?qū)崿F(xiàn)良好的連接效果。

無鉚連接技術(shù)本身擁有較強的靈活性，并不需要消耗鉚釘，具有經(jīng)濟環(huán)保的效果，相比點焊，所擁有的動態(tài)疲勞強度更高，不會造成表面漆層和鍍層的破損，具有較強的耐腐蝕性。但是，在乘客可見的區(qū)域之中因為該技術(shù)會使表面的凸點比較明顯而不適用。這項技術(shù)本身屬于一種雙側(cè)連接的方法，可以自動監(jiān)控整個連接過程，并且實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理和存儲，對連接點的質(zhì)量檢測較為簡單且不會造成任何損傷，如今國外汽車制造行業(yè)對該技術(shù)的應(yīng)用較廣，國內(nèi)一些經(jīng)濟型乘車的制造公司對該技術(shù)的應(yīng)用也比較廣泛。

無鉚連接技術(shù)之中，接頭位置的幾何形狀與鉚接接頭所呈現(xiàn)出來的幾何形狀之間屬于一種因果性的關(guān)系，基于這個情況就可以通過評價連接的視覺效果和測量幾何參數(shù)來粗略的判斷連接的效果和質(zhì)量。如果所采用的是普通無鉚連接方法的話，必須保證視覺上連接呈現(xiàn)為對稱的效果，并且還要保證連接位置并不存在開裂或者鉚穿的情況。向板材之中嵌入的深度以及嵌入位置的頸部厚度決定連接的具體強度。如果嵌入量比較大的話，可以明顯提升正向拉伸的強度。如果頸部厚度比較大德華，又能規(guī)避因為拉伸而使剪切方向遭受損壞的問題，這也符合了碰撞情況和實際振動等方面的要求。

1.2 刺穿鉚接技術(shù)概述

業(yè)內(nèi)常將這一廣泛應(yīng)用的技術(shù)稱為鎖鉚連接，使用這種方法需要將板料擺放成重疊的狀態(tài)，完成設(shè)備的定位操作之后，再進行加載，之后鉚釘通過沖頭的作用便能依次刺穿上下板層，鉚釘跟隨下層板料所發(fā)生的流動會逐漸進入到凹模的后腿位置，并且向外進行伸展，最終將板料鎖緊，使鉚釘和板料之間形成較為牢固的互鎖接頭。

這項技術(shù)的本質(zhì)屬于一種雙側(cè)連接的方法，該方法一般是應(yīng)用在裸板或者鍍層板的連接過程，主要連接的是材料層在兩層以上的材料，并且無需進行預(yù)沖孔，工藝具有穩(wěn)定和環(huán)保的效果，生產(chǎn)效率相對較高。其靜態(tài)強度相較于無鉚連接方法要明顯要高，而且連接的對象包括了車身承載部位。動態(tài)疲勞強度比之電阻點焊的方法也要更為理想，材料表面的鍍層不會發(fā)生破壞，而且界面硬脆相等問題也不會發(fā)生。

該技術(shù)之中材料組合的連接是從薄到厚，從硬到軟的方向，這樣的連接方向符合鉚釘不可將底層材料刺穿的要求。

2 機械點連接創(chuàng)新型技術(shù)概述

2.1 關(guān)于流鉆螺絲技術(shù)概述

該技術(shù)屬于一種單點冷連接的技術(shù)類型，主要是在螺釘高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)之下接觸到待連接板材，隨后能夠?qū)崿F(xiàn)接觸位置軟化，最終螺絲旋轉(zhuǎn)進入到板材的板層之中。

該技術(shù)之中上下板料的厚度決定了螺紋的有效長度，也能確定螺紋有效長度與所應(yīng)用螺絲的外徑。另外，技術(shù)本身采用單邊連接方法，使用之前也不需要預(yù)制孔，針對一些使用雙側(cè)連接方法無法起到效果的封閉和半封閉型腔一般能夠得到很好的連接效果。使用起來無論疲勞性能，還是便捷性比之點焊的方法都要更加理想。不過，因為螺絲在鉆入狀態(tài)之下很有可能破壞底層的金屬表面，所以一定要保證所選工藝具有良好的防腐效果。另外，在操作期間會產(chǎn)生較大的沖擊力，所以要求剛性強度較大。一旦需要鉚接位置的上層材料強度超過一定數(shù)值之后，要想刺穿便有很大難度。所以這種情況需要預(yù)先制孔。當(dāng)前在寶馬7系和多種奧迪車型之中已經(jīng)應(yīng)用了該技術(shù)手段。

2.2 關(guān)于高速螺釘連接技術(shù)概述

該技術(shù)具有簡單快速的優(yōu)點，實際使用不需要預(yù)先進行沖孔，伴隨壓縮空氣的作用可以使帶有倒刺的鉚釘速度到每秒20到40米的范圍，鉚接所需的時間和周期都比較短，該技術(shù)需要在高強度的作用之下進行，在從單側(cè)進入連接厚板的時候可以使用該技術(shù)手段。

在相同連接方向之中的材料發(fā)生流動之后，會形成一個呈現(xiàn)為突起狀，處在一個相反連接方向的材料，會聚集到釘帽的下部，由此會使其形成一個環(huán)形的空槽，對于避免切屑影響連接效果有著一定的幫助。

3 結(jié)束語

車身輕量化的工作可以從結(jié)構(gòu)、工藝和材料等多個方面開展，將輕量化技術(shù)應(yīng)用到車身可以使車身的質(zhì)量變得更輕。這種情況之下對輕量化技術(shù)的研究力度也會增強。本文簡要從機械點連接技術(shù)的角度分析車身輕量化技術(shù)的應(yīng)用，希望由此能為閱讀本文業(yè)內(nèi)人士提供一些經(jīng)驗層面參考。

參考文獻：

[1]張琪，葉鵬程，楊中玉，任小靈.汽車輕量化連接技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].有色金屬加工，2019，48（01）：1-9.

[2]任立新.汽車輕量化材料及連接技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（28）：178.

[3]高勇，謝添，張海濱.機械連接技術(shù)在白車身輕量化中的應(yīng)用[J].汽車工藝師，2017（04）：29-31.

[4]麻天驍.基于機械變形的壓力連接技術(shù)及其在汽車車身制造中的應(yīng)用分析[J].科技展望，2016，26（17）：74.