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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(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,。
8 v1 \! C4 c$ Z" r7 O: Q 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(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。德國大眾汽車公司要在每一輛轎車上設(shè)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(yàn),，也在奧迪A2車身上使該技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展,。9 n3 W8 X R. c f
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,。+ R+ _8 x+ q2 o
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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)。
7 o! i/ U0 P8 H# T 自沖式鉚接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：
5 ]* L; T6 j* u6 X7 m ·冷連接工藝,，適用于多層,、多種類型板材連接。
" F* j4 P+ J# E- `7 | ·工序完成迅速,，可滿足大批量生產(chǎn)需求,。
) n- f7 N V5 \ ·鉚接點(diǎn)強(qiáng)度很高，壽命長,。* a; `, t+ A' d6 [3 Y
·連接重復(fù)精度高,。
) F6 R/ Q* r; \ ·鉚接質(zhì)量可以通過目測檢查。: d. O1 A* l" b6 o
·無需預(yù)先開孔,，保護(hù)涂層鍍層,，提高防腐蝕能力。) h+ \' J0 U5 r9 o( b
·環(huán)境友好型清潔工藝,，無煙,、汽、火花產(chǎn)生,。
! `) s- [$ h3 N) n8 a- O) y4 g目前汽車中一般用于鋁鐵等異種金屬的連接(見圖2,、3),。" \( M/ o a5 F/ }/ j
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(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,。
( e b: B: z, l+ v1 W 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(jī)器人工作時需釘子與零件垂直，否則鉚接點(diǎn)為失效點(diǎn),。因此,，該工藝對機(jī)器人示教要求高。. ^ K6 e- |( {( \: N
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(hù),。鋁合金與碳鋼設(shè)備的主要區(qū)別如表1所示,。1 }1 N4 @( {2 G/ x/ i9 F+ X7 _2 }
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,。
! M! ^1 Z3 {0 c6 _! w 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，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并聯(lián)使用等,。
8 Q& T' {% E7 F0 l: y: a6 E# U 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，鋁連接的新工藝會得到快速發(fā)展,。! F$ F2 G( |, u# t! ]* E
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發(fā)表于 2017-6-14 17:15:30
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