汽車車身輕量化材料無鉚沖壓 連接技術(shù)的研究進(jìn)展

何聰 崔艷賓

摘 要：隨著基礎(chǔ)材料技術(shù)的不斷發(fā)展，具備更多優(yōu)勢的材料不斷的更新?lián)Q代，各個制造業(yè)也需要根據(jù)自身情況進(jìn)行材料的更新?lián)Q代。在汽車車身制造領(lǐng)域，通過輕量化材料的引進(jìn)和使用，降低車體質(zhì)量，提升車輛的能源效率，是未來汽車行業(yè)發(fā)展的一個主要方向。但是利用輕量化材料進(jìn)行汽車車身制造有著一些難點(diǎn)，車身輕量化材料的無鉚沖壓連接就是一個正待優(yōu)化解決的難點(diǎn)。本文通過對無鉚沖壓連接技術(shù)的內(nèi)容、特點(diǎn)、影響因素進(jìn)行了分析，探討無鉚沖壓連接技術(shù)的發(fā)展情況和未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：汽車車身;無鉚沖壓;輕量化材料

0 引言

汽車的輕量化是未來汽車發(fā)展的方向之一，因?yàn)檩p量化能夠降低汽車行駛的能耗，降低有害氣體的排放量，提升汽車的性能，優(yōu)化汽車的綠色環(huán)保效率。汽車車身采用輕量化材料進(jìn)行無鉚沖壓連接，可以保證車身美觀結(jié)實(shí)的同時，降低汽車整體重量，提升能源利用效率。

1 無鉚沖壓連接技術(shù)

（1）無鉚沖壓連接。無鉚沖壓連接結(jié)束主要是通過特制的模具將使用的板材進(jìn)行擠壓，使其產(chǎn)生一定程度的形變，這個過程利用了材料的塑性流動特點(diǎn)，根據(jù)一定的計算，將材料壓入固定好的模具之中，形成需要的幾何形狀，讓板材和板材之間互相銜接，形成具有正常板材強(qiáng)度的連接點(diǎn)。無鉚沖壓技術(shù)進(jìn)行板材直接的銜接，不需要加入鉚釘，能更保證加工工件表面的完整性和平滑性，不會破壞工件表面的鍍層，能夠很好的符合許多加工工件的需要。在當(dāng)下多材料車身制造的需要下，能夠很好的將不同的板材互相連接在一起，比如鋁合金、鎂合金鈦合金以及一些其他的復(fù)合材料，這些材料往往難以利用焊接技術(shù)進(jìn)行連接，這時就需要無鉚沖壓技術(shù)進(jìn)行連接。無鉚沖壓技術(shù)主要應(yīng)用在車身的車門、發(fā)動機(jī)罩、車頂板、行李艙蓋以及一些由鍍鋅鋼板進(jìn)行連接的汽車車身。這種技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)初步成為汽車輕量化發(fā)展的有效工藝，應(yīng)用在越來越多的地方，越來越受到人們的重視。

（2）無鉚沖壓連接過程。無鉚沖壓技術(shù)的主要流程：定位、初期壓入、擠壓成形、鉚接接頭保壓、退模。這五個流程是無鉚沖壓技術(shù)的核心。首先是通過沖壓丫頭以及凹模給需要進(jìn)行沖壓連接的板材進(jìn)行定位，保證其連接中心處于模具的中軸線上，然后進(jìn)行沖頭的壓入，沖頭下壓的過程需要對沖頭圓角周圍的板材進(jìn)行彈性壓縮，之后就要通過模具和板材之間的擠壓，使得材料進(jìn)行塑型流動，填滿整個凹槽，形成形變過程，形變過后，為了避免板材的回彈，需要保持一段時間的壓力，最終讓形變定型，最后抬起沖頭和模具，完成整個無鉚沖壓連接的過程。

2 新型無鉚連接技術(shù)

傳統(tǒng)的無鉚連接技術(shù)是沒有加熱過程的，速度快、成本低，并且不會額外的增加沖壓連接模板的重量，但是其最大的缺點(diǎn)是在連接接頭的地方有凸起，這個問題意味著無鉚沖壓連接得到的產(chǎn)品沒有辦法應(yīng)用在產(chǎn)品的外表面或者一些功能性的表面。因此就需要對傳統(tǒng)的無鉚沖壓連接進(jìn)行改進(jìn)，形成了能夠適用于外表面的平點(diǎn)無鉚沖壓連接。

平點(diǎn)無鉚沖壓連接技術(shù)是由德國開發(fā)的一種技術(shù)，在連接工件的模具上，增加了壓邊圈這一部件，進(jìn)行沖壓沖頭的擠壓時，板材會受到壓邊圈和沖頭，形成接頭底部平整的擠壓面，這樣就能夠?qū)o鉚沖壓連接技術(shù)應(yīng)用在汽車車身制造，保證外表面的平整光滑。

3 輕量化材料的無鉚沖壓連接

輕量化材料是指鎂合金、鋁合金等輕金屬合金材料，特別是現(xiàn)在汽車車身的輕量化是汽車制造的主流發(fā)展方向，對于輕量化材料的應(yīng)用尤為的多，但是輕量化材料的多樣化使得其進(jìn)行不同部位的鉚接變得非常困難，因此就需要專門的連接技術(shù)針對性的進(jìn)行連接。

無鉚連接技術(shù)可以有效的連接這些多樣化的輕量化材料，使得利用這些輕量化材料作為車身材料的方案成為可能。當(dāng)然，不同的材料也需要不同的鉚接環(huán)境和方式，比如預(yù)沖孔無鉚連接技術(shù)，剪切沖孔無鉚沖壓連接技術(shù)，還有專門應(yīng)對低塑型的鎂合金、高強(qiáng)度鋼的無鉚沖壓連接技術(shù)，比如加熱提升塑型等等。有些材料其塑型在常溫條件下很差，不能直接進(jìn)行無鉚沖壓連接，這樣會使得接頭出現(xiàn)裂縫，甚至是斷裂。這時就需要通過外界的熱源進(jìn)行材料的加熱，增強(qiáng)材料的延展性，在達(dá)到一定的溫度后，再繼續(xù)進(jìn)行沖壓連接，這個時候，能夠使得其很好的進(jìn)行沖壓塑型，提高壓比壓變流程的時間，將其形變固定下來，這樣就能夠更好的完成整個材料的沖壓連接過程。

4 無鉚沖壓連接的核心問題

無鉚沖壓連接的接頭凸起導(dǎo)致其連接的材料表面有一定程度的凸起形變，限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域，并且無鉚沖壓連接技術(shù)之中使用的接頭強(qiáng)度不夠高，很容易出現(xiàn)斷裂的問題，需要頻繁的更換維護(hù)沖頭，這就要求無鉚沖壓技術(shù)在這兩方面進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善，是輕量化材料的無鉚沖壓連接充最關(guān)鍵的問題。

無鉚沖壓連接技術(shù)受很多因素的影響，其中連接材料的可塑性和延展性是其中最重要的因素，只有良好的延展性才能避免在進(jìn)行沖頭沖壓時出現(xiàn)斷裂、損傷，保證材料的強(qiáng)度，例外好的可塑性是充分保證連接是否穩(wěn)固，不會彈回的重要保證。特別是在當(dāng)下多樣化的材料，其中應(yīng)用于汽車車身的輕量化材料就有比較差的可塑性，這些特性導(dǎo)致了在正常條件下很難通過無鉚沖壓技術(shù)進(jìn)行連接，極易發(fā)生斷裂。不同材料之間的無鉚連接也是一個比較重要的問題，不同的可塑性和強(qiáng)度使得連接更加的困難，這需要更加嚴(yán)密的技術(shù)手段進(jìn)行控制，如何更好的連接這些應(yīng)用在汽車車身上的多樣性輕量化材料，仍然是一個需要我們不斷實(shí)踐探索的區(qū)域，需要我們不斷的通過實(shí)際的操作，不斷的改進(jìn)無鉚沖壓連接技術(shù)的各個環(huán)節(jié)，提升該技術(shù)在未來的應(yīng)用空間，為不同輕量化材料的無鉚連接提供更好的幫助。

5 總結(jié)

未來汽車的發(fā)展一定會走向輕量化、節(jié)能化，這樣才能夠更好的滿足當(dāng)前能源短缺、環(huán)境破壞嚴(yán)重、人們節(jié)能意識強(qiáng)的局面，更好的適應(yīng)當(dāng)下的市場環(huán)境，讓車輛制造企業(yè)得到更長遠(yuǎn)的發(fā)展。進(jìn)一步的加大對汽車車身輕量化的研究，解決輕量化材料的無鉚沖壓技術(shù)難點(diǎn)，推動我國的汽車制造業(yè)的發(fā)展，為我國制造更加節(jié)能環(huán)保、更加安全可靠汽車做出貢獻(xiàn)。

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