鎖鉚鉚接--汽車輕量化的連接工藝

   時間:2014-03-12 08:00:52
鎖鉚鉚接--汽車輕量化的連接工藝簡介
汽車輕量化的目的,是在保證汽車強度和剛性和安全性不降低的前提下,通過優化車身結構,使用鋁、鎂合金材料、高強度鋼板和工程塑料等輕質材料和新型鉚接工藝,降低……
鎖鉚鉚接--汽車輕量化的連接工藝正文

汽車輕量化的目的,是在保證汽車強度和剛性和安全性不降低的前提下,通過優化車身結構,使用鋁、鎂合金材料、高強度鋼板和工程塑料等輕質材料和新型鉚接工藝,降低汽車的整車裝備質量,從而提高汽車的動力性能,減少燃料消耗,降低污染排放,實現良好的經濟效益和社會環保效益。可見,在完成汽車輕量化設計和選用輕量化材料之後,輕量化連接工藝是關鍵因素,直接決定汽車的安全和輕量化應用的結果是否成功。
汽車輕量化中存在的工藝問題
當前在汽車輕量化過程中存在的工藝問題呢?如下表:

鎖鉚連接工藝特點
鎖鉚連接是專門解決汽車輕量化的連接工藝問題的一種新型連接工藝。它的工藝過程與焊接工藝差不多,有定位、夾緊,然後鉚釘自動送料,然後鉚釘通過刺穿上層材料和中間層材料在底層材料裡面形成塑性變形,最後成型。
1.影響鎖鉚連接質量的因素:主要在四個方面:第一是鉚釘;第二是模具;第三是預壓緊壓力;第四是工作過程中的壓力和位移。
鉚釘是其中比較關鍵的因素,根據被連接材料鉚釘的組合厚度分為5mm和3mm鉚釘;長度是根據被連接材料的組合厚度所決定;另外,要連接的材料有鋁合金、鎂合金、高強度鋼板、碳纖維材料等等,由於材料的強度不同,選用的鉚釘硬度也不一樣,因為它需要刺穿;在汽車方面應用至少要防鏽15年以上,因此對於鉚釘的塗層有一些特別的要求;對鉚釘的頭部和腳部有一些不同的形狀,來滿足不同的材料搭配。
2.鎖鉚連接的質量控制:有兩種方法,一種是目測,看外觀有沒有裂紋,成型是否好;還有尺寸測量,測量剖面是否對中,然後這個鉚釘在刺穿並將兩層材料鑲嵌在一起,它的鑲嵌程度是不是符合要求。
還有很重要的是過程監控,即通過生產過程來監控壓力和位移的標準曲線,設定上下公差。如果材料搭配出現問題,比如說1+1mm再加中間的膠層,一共是2.3mm,假如操作員用2mm的板來代替1mm板,這個系統馬上識別,出現警示,系統就停止工作。如果模具用了20萬次,磨損了,甚至破裂的,那壓力達不到要求,系統一判斷馬上停止,並報警該處下模具可能破損,馬上檢查。這就是在線質量監控。還有一個就是在線質量管理,如何管理呢?系統可以把生產過程中的設定參數和生產結果進行收集和儲存,上傳到伺服器,來滿足汽車工業要求生產質量有五年的追溯性管理,同時也可以優化設計,使材料優化得更好一點,或者優化整個的連接點是多一點、少一點。目的只有一個,是要保證整個生產過程中每一個連接點都受到監控,保證鎖鉚連接的可靠性和質量一致性。
鎖鉚連接工藝的優勢
1.鎖鉚連接工藝可連接不同材質、不同厚度、不同硬度和不同強度的兩層或多層材料組合,是不同形態輕量化材料之間連接的最佳連接工藝之一。
2.鎖鉚連接工藝充分滿足不同形態材料之間連接的靜態強度和動態疲勞強度要求,能克服焊接工藝和傳統鉚接工藝不足,具有撞擊能量吸收功能,滿足安全方面的要求。因為鎖鉚點在遇到撞擊后,需要拉伸大概10mm以後才斷裂,這就減緩了人身所受的衝擊力,因此在汽車安全方面是非常重要的。
3.鎖鉚連接工藝允許不同形態輕量化材料之間塗結構膠粘合層,達到車內隔音降噪和防水密封的目的。如果是用焊接,那勢必是需要特種焊和更複雜的工藝去做。因此,鎖鉚連接克服了焊接和傳統鉚接工藝的不足,並使結構膠粘合層快速定型,進行不間斷流水作業。
4.鎖鉚連接工藝與傳統鉚接工藝相比減少3/4工序,沒有凝膠固化時間,生產效率高;與特殊焊接相比,無論從設備投資、能耗成本核算,還是從工序繁簡和操作要求相比,都具有不可比擬的綜合成本優勢。
5.鎖鉚連接生產設備,具有在線鉚接裝配質量管理系統,生產過程可以全部在線監測,實時去除不良品,確保產品質量100%合格。一旦出現不良品,設備會立即報警並診斷可能發生的原因,幫助解決問題。
鎖鉚連接在汽車輕量化中的實際應用
先進的輕量化連接工藝,是汽車的安全與可靠性能的重要技術保證。目前,歐洲的一款不同年代出版的車型,經過輕量化優化以後,車上的組件日益減少了,點焊和無鉚連接也逐漸減少甚至被去除掉,鎖鉚點卻比以前增加很多,這是因為用鎖鉚連接質量更可靠。鎖鉚連接在汽車上的應用主要表現在對車身輕量化材料連接的工藝應用。目前主要用在六個方面:白車身上,四門兩蓋,橫樑車頂及加強筋,天窗、搖窗機、座椅等部件,儀錶盤和安全氣囊等,還有鎖鉚連接在輕量化材料或者多種材料組合的高質量連接方面應用。以發動機罩蓋為例,現在歐洲的標準發動機罩蓋必須是用鋁合金的,以防止車撞人後造成二次傷害,用鎖鉚連接和無鉚連接兩種工藝搭配,可以很好地解決鋁合金罩蓋在強度要求高的地方用鎖鉚連接,在強度要求不是很高的地方用無鉚連接。低成本加高質量,沒有火花,沒有煙塵。又如安全氣囊,當它受到碰撞打開的時候,氣囊張開了,如果裡面有尖銳的東西,就會把氣囊扎破,就起不到安全的要求。鎖鉚連接是用模具來連接的,可以保證連接點的外形是光滑的,沒有毛刺,不會在氣囊打開的時候把它刺破。
中國電動汽車技術突破發展方向是:續駛能力突破。其中動力蓄電池技術大容量、自重輕的突破,以及車身結構優化設計和輕量化應用突破是關鍵。鎖鉚連接工藝技術,不但能夠實現不同形態的輕量化材料之間的連接,而且能夠大幅度提高生產效率,提升產品質量,還可以降低綜合成本,可以為中國汽車工業特別是電動汽車發展做出的特殊貢獻。   

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