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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)動機可減重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,，減重效應高達125％,，在汽車整個使用壽命周期內(nèi)可減少廢氣排放20kg,。一輛汽車若減重10％,，可相對減少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,、制動等多方面的性能,。: \7 m4 o- `! E& F: x
國外，早在1990年,，本田公司就已經(jīng)向市場推出了全鋁車身的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,。德國大眾汽車公司要在每一輛轎車上設計含有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,，也在奧迪A2車身上使該技術得到進一步發(fā)展。, Q0 U7 `6 r- H- e. }
目前汽車輕量化用材鋁件的連接工藝有十多種,，分別為點焊,、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,、螺柱焊工藝和鋁點焊,。7 `2 l, m. _6 r2 l$ e6 i2 q
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工藝方法一：SPR工藝 SPR工藝稱為自沖鉚接技術，通過液壓缸或伺服電機提供動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,。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，并擴張進入下一層板材,，而后鉚釘與板材一起擴張,，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),。
; q2 Z0 B7 b, s( }: J8 K 自沖式鉚接技術的優(yōu)點：
; d! h3 Q9 b/ O3 W3 P ·冷連接工藝，適用于多層,、多種類型板材連接,。7 |( V5 T6 F9 A' X: h7 N
·工序完成迅速，可滿足大批量生產(chǎn)需求,。9 C' u* a- E7 Z" z$ J
·鉚接點強度很高,，壽命長。
" G9 }& s8 ~. q% s4 n& ~* T$ T1 b+ g ·連接重復精度高,。
. C8 d/ J0 e' F% c* r: i ·鉚接質(zhì)量可以通過目測檢查,。* k! m3 \" d% f
·無需預先開孔，保護涂層鍍層,，提高防腐蝕能力,。0 }& F4 K7 D# B2 d0 O5 C n
·環(huán)境友好型清潔工藝，無煙,、汽,、火花產(chǎn)生。- m& d3 ]& q+ W& F$ v4 r
目前汽車中一般用于鋁鐵等異種金屬的連接(見圖2,、3),。
4 W8 `( R. c9 ^; h/ i5 t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工藝點圖，圖5為FDS設備圖,。2 m f/ Q3 `0 Y* e5 m# q/ A
FDS工藝為單面施工,，工作時槍對工件的沖擊力大，需焊接夾具有足夠的支撐力,。且機器人工作時需釘子與零件垂直,，否則鉚接點為失效點。因此,，該工藝對機器人示教要求高,。" H% D ^. X# \
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,，焊接時采用交流變頻焊接加純氬氣保護,。鋁合金與碳鋼設備的主要區(qū)別如表1所示。) q: a' |" N1 a4 x- I7 H* P
工藝方法四：鋁點焊 鋁點焊是連接工藝中較難的一種,。目前主要有Fronius公司的Deltaspot(銅帶鋁點焊)方式和北美螺旋電極帽點焊方式,。
! L1 z5 ~$ P8 r1 y: V' y 因鋁的熔點低，線膨脹率高,，導電率高等特性,，鋁點焊的焊接工藝規(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)生強磁場,，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190kg(見圖6),；高的容量,，焊接變壓器一般兩個并聯(lián)使用等。
8 `. N: F! T4 }8 ?' G) P 輕量化的推進,，必然促使鋁合金在汽車工藝中的快速運用,。鋁合金的運用取決于鋁連接工藝的發(fā)展。因此,，鋁連接的新工藝會得到快速發(fā)展,。6 C: f# `; B; m! Q) c1 u- o
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發(fā)表于 2017-6-14 17:15:30
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