在緊固件行業有一種熱融緊固技術,不需要預開孔,在封閉型材下可以直接攻絲實現連接,在汽車行業上使用的越來越多了。
這種熱融緊固技術是一種通過設備中心擰緊軸將電機的高速旋轉傳導至待連接板料摩擦生熱產生塑性形變後,自攻絲並螺接的冷成型工藝。
再仔細通過下面這個動圖,擰緊螺釘的動作↓↓
在擰緊過程開始時,熱融螺釘置於無預先鑽孔的鋁板或薄鋼板的表面,高速旋轉的螺釘向工件表面施加高下壓力,同時產生極高的摩擦熱,融化金屬。隨後,螺釘頂端穿透材料,形成穿孔,並逐漸開始攻螺紋,一旦螺紋形成,螺釘按照預設的扭矩進行擰緊。
熱融緊固連接工藝步驟與過程說明,包括六個階段:旋轉→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固。
在初始階段,高速旋轉的電機驅動螺釘接觸工件表面,並施以向下的軸向壓力,螺釘頭部與鈑金件表面摩擦併產生高溫,這個溫度基本上在600~900 ℃之間,螺釘附近區域金屬迅速軟化,加熱的材料沿著鑽頭錐度往上延伸。
FDS螺釘穿透材料時,大部分熱熔的鈑金件材料會流向鑽孔下部形成一個厚度1~3倍的金屬襯套,襯套內表面在FDS螺釘螺桿螺紋的作用下,形成齧合螺紋並擰緊。整個加工過程只需1~6s,即可完成緊固的連接效果,扭矩可以達到15Nm。
同時,FDS釘子在緊固到位後,將會保持一段時間,在旋轉扭矩作用下,產生一個預緊力,可以提高螺紋連接的可靠性、防松能力和螺紋的疲勞強度,增強連接的緊密性和剛性。
螺釘擰緊後的效果,螺釘特寫
問題來了,現在汽車行業的連接技術也很多,為什麼還要搞這種連接方式呢?
現在越來越多的汽車公司開始應用鋼鋁混合車身骨架結構,使用鋁型材、鋁衝壓件、鋁鑄件,以及碳纖維等工程塑料和複合材料類部件,結合各種超高強度鋼板,替代傳統鋼板構件或組件,實現車身框架結構的輕量化和高強度。
在汽車工業,連接鋁材的主要方式有傳統的機械緊固SPR和電阻點焊RSW。SPR是一種穩健而且可替換的工藝,但是由於需要很多種鉚釘-鉚模組合,設備費用昂貴;電阻點焊雖然技術成熟,經濟性高,但是受限於不能連接異種金屬。這2種工藝都要求雙邊可達,這使設計受限嚴重。
所以,熱融緊固件的技術是應運而生。下面這張圖是描述的熱融緊固技術的優勢。
無需預衝孔、單面連接、可以完成鋁件與鋁件、鋁件與鋼件的相互緊固連接。。。
許多歐洲汽車廠商早已經開始使用熱融緊固技術,如捷豹XK和X150,奧迪R8、A8、TT Coupe、A6等;歐洲的尼桑、路虎、保時捷、寶馬等眾多汽車品牌也都引入了該連接工藝;上汽通用剛上市的凱迪拉克CT6車型,實現首次鋼鋁白車身國產化,糅合了11種不同材質,也大量使用了這種連接技術。
這類釘子使用特殊配方的硬質合金材料製成,該種螺釘的採購主要還是以國外進口為主,雖然國外很多車企都採用這種緊固技術多年了,但是國內自主品牌車企使用甚少。
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