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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,。
8 ?' a1 G4 _% {6 n3 h) k. | 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。6 F# D7 }+ L8 ^4 h9 X0 X9 B- 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(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),。& i0 |, q3 D( i
自沖式鉚接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)： `) k6 V& a; b" w- c" X% j6 I' D+ X
·冷連接工藝，適用于多層,、多種類型板材連接,。
5 N6 N( y X) w# h" [, W ·工序完成迅速,，可滿足大批量生產(chǎn)需求。+ N5 v8 v) E$ A4 O) h- l6 v! f
·鉚接點(diǎn)強(qiáng)度很高,，壽命長(zhǎng),。
! J1 Y8 K# P3 S ·連接重復(fù)精度高。0 b+ m9 T: I; [ {' ]2 s+ ]
·鉚接質(zhì)量可以通過目測(cè)檢查,。
# e$ V( s* Q* r/ H) c; @6 K9 {2 w ·無需預(yù)先開孔,，保護(hù)涂層鍍層，提高防腐蝕能力,。
9 G& X3 ^9 _# r5 E ·環(huán)境友好型清潔工藝,，無煙、汽,、火花產(chǎn)生,。
+ b0 y& `) W, y4 T. P( n% `$ z5 y8 i目前汽車中一般用于鋁鐵等異種金屬的連接(見圖2、3),。
. M/ V, L$ `) F/ p$ K# `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。
& s6 ?( f' T& O, w; e 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,。
5 M, e& f8 D; \3 t* i5 u4 G) l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。
: }/ c! u# Q% b$ l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,。
! E8 Y; \# N8 c6 H, {% Z 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,。 / o9 w7 f( u/ R6 T, `5 r
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,。
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發(fā)表于 2017-6-14 17:15:30
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