上篇的內(nèi)容，我們簡(jiǎn)單談?wù)勪撲X車(chē)身有多少，有哪些主流連接技術(shù)，并簡(jiǎn)單介紹下成本。那么，這些連接技術(shù)都有哪些約束條件呢，這幾個(gè)連接技術(shù)中，哪個(gè)將成為鋼鋁混合連接的趨勢(shì)性技術(shù)呢？今天就讓我們一起來(lái)看看吧。

工藝約束條件

目前的工藝水平而言，SPR、FDS及RSWA這三種連接技術(shù)的設(shè)備連接兼容性較差，比如ES8前期規(guī)劃的SPR焊槍多達(dá)134套，F(xiàn)DS設(shè)備多達(dá)32套，而RSWA也接近50套，此三種工藝為ES8車(chē)身的主要連接工藝。

圖1 蔚來(lái)ES8連接技術(shù)

1 SPR自沖鉚

自沖鉚連接的工藝過(guò)程包括四個(gè)階段：夾緊→沖裁→擴(kuò)張→沖鉚。從它的工藝過(guò)程不難看出，這是一個(gè)雙面的工藝，目前最常用的釘子是φ3mm和φ5mm兩種直徑規(guī)格。

SPR沖鉚完成后會(huì)在鈑金的表面形成一個(gè)紐扣形狀的結(jié)合部，根據(jù)規(guī)格不同，紐扣的大小和高度大致如圖2所示。

圖2 SPR自沖鉚后紐扣的尺寸

φ3mm鉚釘一般用的鉚鼻直徑至少為16mm，φ5mm鉚釘一般用的鉚鼻直徑為18mm。再算上一些鈑金件原有的誤差及機(jī)器人操作所帶來(lái)的必不可少的誤差，一般要求φ3mm的SPR保證有21mm的搭接邊，φ5mm的SPR保證有23mm的搭接邊，如圖3所示。

圖3 SPR鉚釘對(duì)搭接邊尺寸的要求

除此之外，我們可能還會(huì)關(guān)注SPR鉚接的邊緣尺寸，一般要求φ3mm的SPR邊緣至少有6mm的寬度，φ5mm的SPR邊緣至少有8mm的寬度。也有人將這個(gè)規(guī)律總結(jié)為邊緣尺寸＝2＊鉚釘直徑，如圖4。

圖4 鉚釘據(jù)邊緣的尺寸

圖片來(lái)自亨羅布

2 FDS流鉆螺釘

流鉆螺釘?shù)墓に囘^(guò)程包括六個(gè)階段：旋轉(zhuǎn)（加熱）→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固。這是一個(gè)單面連接工藝，目前最常用的釘子是M5＊20和M5＊22這兩種規(guī)格，據(jù)稱(chēng)有M5和M6系列，最近還有M4系列被開(kāi)發(fā)出來(lái)。奧迪A8－D4一共使用了632個(gè)FDS螺釘（D5使用量為885個(gè)）來(lái)連接車(chē)身，圖5中的螺釘為M5＊20規(guī)格。

圖5 奧迪A8－D4使用FDS

由于FDS在實(shí)質(zhì)上是一種自攻螺絲，要求與鈑金進(jìn)行螺接，故FDS對(duì)平面的平面度有一定的要求，目前主要用于平面與平面的連接。

FDS又名熱融自攻絲，其原理確實(shí)是通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)將高強(qiáng)鋼、鋁合金等金屬加熱到了熔融狀態(tài)，當(dāng)材料強(qiáng)度高于某個(gè)級(jí)別時(shí)，就實(shí)現(xiàn)不了了，此時(shí)會(huì)要求在上層板件中開(kāi)預(yù)制孔。強(qiáng)度低于350MPa時(shí)無(wú)需預(yù)制孔的最大總厚度為2mm，350－600MPa時(shí)無(wú)需預(yù)制孔的總厚度為1．5mm，大于600MPa總厚度應(yīng)小于1．0mm才無(wú)需預(yù)制孔，如圖6所示。

圖6 FDS預(yù)制孔與材料強(qiáng)度的關(guān)系

圖片來(lái)自毅結(jié)特

由于采用了一個(gè)實(shí)心的釘子，其工藝完成后，鉚釘正反面均有較大的凸起保留。釘頭部分大約有2－5mm的凸起，釘子腿部的長(zhǎng)度有接近10mm左右，據(jù)稱(chēng)寶馬為了不讓這個(gè)突出的尾部影響空腔的聲音模態(tài)，將FDS的釘子尾部部分做了切除，足見(jiàn)尾部的凸起長(zhǎng)度是挺長(zhǎng)的，這就導(dǎo)致FDS設(shè)計(jì)時(shí)要求空腔足夠大，不同方向的釘子也要注意防止干涉。

圖7 寶馬8系前縱梁內(nèi)外露的FDS釘

3 RSWA鋁點(diǎn)焊

點(diǎn)焊我們?cè)偈煜げ贿^(guò)了，但對(duì)于鋁點(diǎn)焊，目前只能用于連接鋁板與鋁板。若需連接鋁型材，可以選擇FDS；若想連接鋼與鋁，可以選用EJOWELD摩擦塞鉚焊，將釘子作為一個(gè)鋼件并與下層的鋼焊接。

圖8 鋁點(diǎn)焊用于鋁板的焊接

產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，需要滿足鋁點(diǎn)焊的加工空間要求，有足夠的翻邊和空間，以方便焊槍的操作。

圖9 鋁點(diǎn)焊空間示意

圖片來(lái)自江淮吳青云

鋁點(diǎn)焊需要采用大端面的電極，同時(shí)考慮到電極壓力，電極不能有超過(guò)5°以上的夾角，同時(shí)也保證了對(duì)中性。

圖10 鋁點(diǎn)焊的電極對(duì)中性要求

圖片來(lái)自森德萊

工藝選擇規(guī)范

SPR、FDS及鋁點(diǎn)焊是目前鋼鋁混合車(chē)身連接最熱門(mén)的三種工藝（除了膠接這種萬(wàn)能連接之外，膠這個(gè)東西比較懸，很難標(biāo)準(zhǔn)化），上篇中有介紹，SPR及RSWA應(yīng)用于機(jī)蓋的連接。對(duì)于是自沖鉚或者是鋁點(diǎn)焊，紐北覺(jué)得都可以，SPR的強(qiáng)度肯定比點(diǎn)焊的高，但也較貴。顯然鋁點(diǎn)焊只能用于機(jī)蓋的加強(qiáng)板也是鋁板，若加強(qiáng)板是鋼制的，那就只能SPR了。

1 SPR自沖鉚

鉚釘?shù)倪x型，是一個(gè)技術(shù)活！目前能確定的是：φ3用于2層總厚小于4mm；φ5用于2層或多層總厚小于10－14mm。

圖11 SPR鉚釘選型方法

材料組合來(lái)說(shuō)的話，SPR連接的板材上層要求刺破，下層要求不破并彎曲形成紐扣。所以建議SPR釘子設(shè)計(jì)時(shí)從薄到厚、從硬到軟、從鋼到鋁，并且要求薄板厚度不低于總厚1／3，底層材料的延伸率大于12％（底層最薄鋁1．0鋼0．8）。（如果一樣厚度的鋁板與鋁板，這就很不好抉擇了，所以建議不要用來(lái)連接一樣厚度的鋁板）

圖12 各種SPR鉚接案例

2 FDS流鉆螺釘

流鉆螺釘，這是個(gè)單面工藝。目前可見(jiàn)的或者說(shuō)量產(chǎn)的，會(huì)采用FDS的場(chǎng)合都是用來(lái)連接封閉的型材。對(duì)于前縱梁這么大的空腔，問(wèn)題不大，若是對(duì)于一些狹窄的區(qū)域或中部帶有大量加強(qiáng)筋的部位，F(xiàn)DS就比較容易干涉了。

圖13 FDS應(yīng)用范圍

FDS一般都涂膠，若有預(yù)開(kāi)孔，涂膠需避開(kāi)開(kāi)孔位置至少15mm以上。FDS的螺接對(duì)板材的搭接方向也遵循“上薄下厚”、板材強(qiáng)度“上弱下強(qiáng)”的原則；FDS要求搭接邊的寬度大于20mm以上，避免打偏或搭接邊的變形過(guò)大。

3 RSWA鋁點(diǎn)焊

鋁點(diǎn)焊的設(shè)計(jì)規(guī)則與鋼點(diǎn)焊類(lèi)似，需注意的是要保證焊接面的平整性及焊槍焊接時(shí)的對(duì)中性與垂直。焊接后最重要的是焊接的焊核尺寸，如圖14為部分推薦的焊核尺寸。

圖14 鋁點(diǎn)焊推薦的焊核尺寸

總結(jié)

在眾多的鋼鋁車(chē)身連接技術(shù)中，SPR、FDS和RSWA是最有潛力的三種連接方式。SPR可用于連接不同的材料，F(xiàn)DS可用力連接封閉截面的型材和鋁鑄件，RSWA可低成本的完成鋁板的連接工作。

中篇的內(nèi)容，我們?cè)敿?xì)對(duì)比了三種主要的鋼鋁連接技術(shù)，看清了SPR、FDS和RSWA不同的工藝限制和最主要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。關(guān)于連接技術(shù)的大匯總也已完成近半，下篇將會(huì)對(duì)比各種連接的數(shù)量。

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