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用鋁及鋁合金制造汽車零部件具有明顯的減重節(jié)能效果,，以鋁代替鋼鐵制造發(fā)動(dòng)機(jī)可減重30％，汽車鋁車輪可減重30％左右,，鋁制轎車車身更是比鋼制品輕40％以上。汽車每使用1kg鋁可降低自重2.25kg，減重效應(yīng)高達(dá)125％,，在汽車整個(gè)使用壽命周期內(nèi)可減少?gòu)U氣排放20kg。一輛汽車若減重10％,，可相對(duì)減少6％~8％的燃油消耗,，燃油效率提高5.5％。汽車的輕量化除了降低油耗還有利于改善汽車在行駛,、轉(zhuǎn)向,、加速,、制動(dòng)等多方面的性能。
: p; u+ k6 @3 ? V0 I3 w 國(guó)外,，早在1990年,，本田公司就已經(jīng)向市場(chǎng)推出了全鋁車身的NSX型小汽車。2009年北美汽車的平均用鋁量可達(dá)157kg/輛,。福特汽車公司宣稱2020年單車鋁鎂合金用量將上升到90kg,。德國(guó)大眾汽車公司要在每一輛轎車上設(shè)計(jì)含有80kg以上的鎂鋁合金零件。奧迪汽車公司已經(jīng)將鋁合金車身用于成批生產(chǎn)的轎車,。奧迪A8車身已經(jīng)采用了第一代鋁合金空間構(gòu)架Aluminum-Space-Frame(ASF),， 并且積累了經(jīng)驗(yàn)，也在奧迪A2車身上使該技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展,。
4 D Q) d& A! Y; z1 y 目前汽車輕量化用材鋁件的連接工藝有十多種,，分別為點(diǎn)焊、螺柱焊,、弧焊,、自攻螺絲連接(FDS)、自沖鉚接工藝(SPR,、TOX),、激光焊、粘接,、壓鉚,、拉鉚、攪拌摩擦焊,、電子束焊接,。使用頻率最高的主要為FDS工藝、SPR工藝,、螺柱焊工藝和鋁點(diǎn)焊,。
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工藝方法一：SPR工藝 SPR工藝稱為自沖鉚接技術(shù)，通過液壓缸或伺服電機(jī)提供動(dòng)力將鉚釘直接壓入待鉚接板材,，待鉚接板材在鉚釘?shù)膲毫ψ饔孟潞豌T釘發(fā)生塑性變形,，成型后充盈于鉚模之中，從而形成穩(wěn)定連接的一種全新的板材連接技術(shù),。具體過程如為：鉚鼻首先壓住被鉚接板材,，鉚釘被鉚桿施壓嵌入，穿透上層板材,，并擴(kuò)張進(jìn)入下一層板材,，而后鉚釘與板材一起擴(kuò)張，充滿鉚模，鉚釘腿部向四周翻開形成“鈕扣”,，從而完成上下板材牢固的連接(如圖1),。
0 `3 I1 z, p# J4 a 自沖式鉚接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：: `: g: Z2 T7 v6 Y& s% u0 @
·冷連接工藝，適用于多層,、多種類型板材連接,。
* o" U1 z- L& S3 w' @ I3 x ·工序完成迅速,，可滿足大批量生產(chǎn)需求,。
: B. K3 ~+ b6 B' X7 o8 _& l4 C ·鉚接點(diǎn)強(qiáng)度很高，壽命長(zhǎng),。1 R9 U: i* [2 s8 m1 I
·連接重復(fù)精度高,。
3 x% O2 r1 T2 S2 h* b ·鉚接質(zhì)量可以通過目測(cè)檢查。! {; j( d0 [2 p7 {! I' @; _- M" K
·無需預(yù)先開孔,，保護(hù)涂層鍍層,，提高防腐蝕能力。
$ F" N4 z6 F: E( y" W ·環(huán)境友好型清潔工藝,，無煙,、汽、火花產(chǎn)生,。2 ^; J: X3 w+ ?8 O" u* F+ q
目前汽車中一般用于鋁鐵等異種金屬的連接(見圖2,、3)。
' f: i9 Z) @1 ?" @; G* K- D工藝方法二：FDS工藝 FDS(Flow Drill Screws)特制的輕質(zhì)自攻螺釘和鉚釘充分利用螺釘自攻時(shí)產(chǎn)生的熱量,，形成緊密連接接頭,，防止部件銹蝕，大大提升了鉚接的強(qiáng)度,。FDS可用于異種金屬或同種金屬的連接,。目前鋁車身中大量使用該工藝。圖4為奧迪A8中儀表板工位的FDS工藝點(diǎn)圖,，圖5為FDS設(shè)備圖,。
% m; Y2 {4 _: f& g% Z FDS工藝為單面施工，工作時(shí)槍對(duì)工件的沖擊力大,，需焊接夾具有足夠的支撐力,。且機(jī)器人工作時(shí)需釘子與零件垂直，否則鉚接點(diǎn)為失效點(diǎn),。因此,，該工藝對(duì)機(jī)器人示教要求高。
) ]9 j: K& q( U工藝方法三：鋁合金螺柱焊 鋁材螺柱焊不同于碳鋼螺柱焊,。因鋁的特殊性,，表面易氧化生成耐高溫氧化膜，焊接時(shí)采用交流變頻焊接加純氬氣保護(hù)。鋁合金與碳鋼設(shè)備的主要區(qū)別如表1所示,。6 ^5 Z5 d5 o7 U m
工藝方法四：鋁點(diǎn)焊 鋁點(diǎn)焊是連接工藝中較難的一種,。目前主要有Fronius公司的Deltaspot(銅帶鋁點(diǎn)焊)方式和北美螺旋電極帽點(diǎn)焊方式。+ |" A- o. x! ^9 C5 c! c0 `
因鋁的熔點(diǎn)低,，線膨脹率高,，導(dǎo)電率高等特性，鋁點(diǎn)焊的焊接工藝規(guī)范一般是碳鋼的3倍左右(區(qū)別見表2),。高的電流易產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),，因此焊接工裝需防磁；高的壓力需焊槍結(jié)構(gòu)牢固可靠,，焊槍重量高達(dá)190kg(見圖6),；高的容量，焊接變壓器一般兩個(gè)并聯(lián)使用等,。 # [. j' n& x1 R' N8 B$ K
輕量化的推進(jìn),，必然促使鋁合金在汽車工藝中的快速運(yùn)用。鋁合金的運(yùn)用取決于鋁連接工藝的發(fā)展,。因此,，鋁連接的新工藝會(huì)得到快速發(fā)展。5 _0 v/ P, c& S5 W/ j4 |3 A* u
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發(fā)表于 2017-6-14 17:15:30
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