用鋁及鋁合金制造汽車零部件具有明顯的減重節能效果，以鋁代替鋼鐵制造發動機可減重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、轉向、加速、制動等多方面的性能。
5 _' O& Q1 e$ w6 R 國外，早在1990年，本田公司就已經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。奧迪汽車公司已經將鋁合金車身用于成批生產的轎車。奧迪A8車身已經采用了第一代鋁合金空間構架Aluminum-Space-Frame(ASF)， 并且積累了經驗，也在奧迪A2車身上使該技術得到進一步發展。
. D0 C2 t5 g$ R# S6 q/ n 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 g$ Q- ^* |* Q/ C" O! k
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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，待鉚接板材在鉚釘的壓力作用下和鉚釘發生塑性變形，成型后充盈于鉚模之中，從而形成穩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)。
: ?; }% U+ b: n% B Q1 n" Q# h 自沖式鉚接技術的優點：$ Q" q" Z( V% I; ^! s+ o. w
·冷連接工藝，適用于多層、多種類型板材連接。7 O/ C" c3 W! t7 b8 j- s7 K
·工序完成迅速，可滿足大批量生產需求。
# T5 ^* M1 r! [, x% `' G ·鉚接點強度很高，壽命長。
; n; L6 e) g/ |! q: X/ u- b8 h ·連接重復精度高。. ]$ |; N; [! ]
·鉚接質量可以通過目測檢查。
' t9 V5 G3 _! q ·無需預先開孔，保護涂層鍍層，提高防腐蝕能力。& ], x5 n) n& @4 u, M6 n& K
·環境友好型清潔工藝，無煙、汽、火花產生。$ z0 z7 `6 f \4 n- ?, V
目前汽車中一般用于鋁鐵等異種金屬的連接(見圖2、3)。5 u0 x- r( X3 O- I: X) i' ~$ h$ c
工藝方法二：FDS工藝 FDS(Flow Drill Screws)特制的輕質自攻螺釘和鉚釘充分利用螺釘自攻時產生的熱量，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。8 v8 S: L/ R+ o8 K' P9 E
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。# f: T* h: V6 Z
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別如表1所示。7 b- ~) y; G3 i9 z9 l3 ]/ s
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。4 P W& Z- q0 r+ A+ j3 x
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范一般是碳鋼的3倍左右(區別見表2)。高的電流易產生強磁場，因此焊接工裝需防磁；高的壓力需焊槍結構牢固可靠，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使用等。 ' ~: r7 W }2 }% \. f
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展。因此，鋁連接的新工藝會得到快速發展。
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發表于 2017-6-14 17:15:30
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