埃瑞特自沖鉚接機助力中國汽車輕量化制造

本文作者：武漢埃瑞特機械制造有限公司 袁濤

汽車輕量化的目的，是在保證汽車強度和剛性和安全性不降低的前提下，通過優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)，使用鋁、鎂合金材料、高強度鋼板和工程塑料等輕質(zhì)材料和新型鉚接工藝，降低汽車的整車裝備質(zhì)量，從

而提高汽車的動力性能，減少燃料消耗，降低污染排放，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益和社會環(huán)保效益。特別是國家規(guī)定2020年汽車燃料消耗控制在百公里5升以內(nèi)，汽車輕量化的逐步走入前臺。可見，在完成

汽車輕量化設(shè)計和選用輕量化材料之后，輕量化連接工藝是關(guān)鍵因素，直接決定汽車的安全和輕量化應(yīng)用的結(jié)果是否成功。
汽車輕量化中存在的工藝問題。

自沖鉚連接工藝特點（鉚接機專家網(wǎng)注：自沖鉚接機學名為自沖鉚，英文為self-pierce riveting，詳細介紹見自沖鉚接機(自刺穿鉚接機,Self-piercing riveting)知識掃盲貼 ）
自沖鉚連接是專門解決汽車輕量化的連接工藝問題的一種新型連接工藝。它的工藝過程與焊接工藝差不多，有定位、夾緊，然后鉚釘自動送料，然后鉚釘通過刺穿上層材料和中間層材料在底層材料里

面形成塑性變形，最后成型。

1.影響自沖鉚連接質(zhì)量的因素：主要在四個方面：第一是鉚釘；第二是模具；第三是預壓緊壓力；第四是工作過程中的壓力和位移。
鉚釘是其中比較關(guān)鍵的因素，根據(jù)被連接材料鉚釘?shù)慕M合厚度分為5mm和3mm鉚釘；長度是根據(jù)被連接材料的組合厚度所決定；另外，要連接的材料有鋁合金、鎂合金、高強度鋼板、碳纖維材料等等，

由于材料的強度不同，選用的鉚釘硬度也不一樣，因為它需要刺穿；在汽車方面應(yīng)用至少要防銹15年以上，因此對于鉚釘?shù)耐繉佑幸恍┨貏e的要求；對鉚釘?shù)念^部和腳部有一些不同的形狀，來滿足不

同的材料搭配。2.自沖鉚連接的質(zhì)量控制：有兩種方法，一種是目測，看外觀有沒有裂紋，成型是否好；還有尺寸測量，測量剖面是否對中，然后這個鉚釘在刺穿并將兩層材料鑲嵌在一起，它的鑲嵌

程度是不是符合要求。還有很重要的是過程監(jiān)控，即通過生產(chǎn)過程來監(jiān)控壓力和位移的標準曲線，設(shè)定上下公差。如果材料搭配出現(xiàn)問題，比如說1+1mm再加中間的膠層，一共是2.3mm，假如操作員用

2mm的板來代替1mm板，這個系統(tǒng)馬上識別，出現(xiàn)警示，系統(tǒng)就停止工作。如果模具用了20萬次，磨損了，甚至破裂的，那壓力達不到要求，系統(tǒng)一判斷馬上停止，并報警該處下模具可能破損，馬上檢

查。這就是在線質(zhì)量監(jiān)控。

還有一個就是在線質(zhì)量管理，如何管理呢？系統(tǒng)可以把生產(chǎn)過程中的設(shè)定參數(shù)和生產(chǎn)結(jié)果進行收集和儲存，上傳到服務(wù)器，來滿足汽車工業(yè)要求生產(chǎn)質(zhì)量有五年的追溯性管理，同時也可以優(yōu)化設(shè)計，

使材料優(yōu)化得更好一點，或者優(yōu)化整個的連接點是多一點、少一點。目的只有一個，是要保證整個生產(chǎn)過程中每一個連接點都受到監(jiān)控，保證自沖鉚連接的可靠性和質(zhì)量一致性。

自沖鉚連接工藝的優(yōu)勢

1.自沖鉚連接工藝可連接不同材質(zhì)、不同厚度、不同硬度和不同強度的兩層或多層材料組合，是不同形態(tài)輕量化材料之間連接的最佳連接工藝之一。
2.自沖鉚連接工藝充分滿足不同形態(tài)材料之間連接的靜態(tài)強度和動態(tài)疲勞強度要求，能克服焊接工藝和傳統(tǒng)鉚接工藝不足，具有撞擊能量吸收功能，滿足安全方面的要求。因為自沖鉚點在遇到撞擊后

，需要拉伸大概10mm以后才斷裂，這就減緩了人身所受的沖擊力，因此在汽車安全方面是非常重要的。 B3.自沖鉚連接工藝允許不同形態(tài)輕量化材料之間涂結(jié)構(gòu)膠粘合層，達到車內(nèi)隔音降噪和防水密

封的目的。如果是用焊接，那勢必是需要特種焊和更復雜的工藝去做。因此，自沖鉚連接克服了焊接和傳統(tǒng)鉚接工藝的不足，并使結(jié)構(gòu)膠粘合層快速定型，進行不間斷流水作業(yè)。
自沖鉚連接工藝與傳統(tǒng)鉚接工藝相比減少3/4工序，沒有凝膠固化時間，生產(chǎn)效率高；與特殊焊接相比，無論從設(shè)備投資、能耗成本核算，還是從工序繁簡和操作要求相比，都具有不可比擬的綜合成本

優(yōu)勢。
自沖鉚連接生產(chǎn)設(shè)備，具有在線鉚接裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)，生產(chǎn)過程可以全部在線監(jiān)測，實時去除不良品，確保產(chǎn)品質(zhì)量100%合格。一旦出現(xiàn)不良品，設(shè)備會立即報警并診斷可能發(fā)生的原因，幫助解決

問題。

自沖鉚連接在汽車輕量化中的實際應(yīng)用

先進的輕量化連接工藝，是汽車的安全與可靠性能的重要技術(shù)保證。目前，歐洲的一款不同年代出版的車型，經(jīng)過輕量化優(yōu)化以后，車上的組件日益減少了，點焊和無鉚連接也逐漸減少甚至被去除掉

，自沖鉚點卻比以前增加很多，這是因為用自沖鉚連接質(zhì)量更可靠。
自沖鉚連接在汽車上的應(yīng)用主要表現(xiàn)在對車身輕量化材料連接的工藝應(yīng)用。目前主要用在六個方面：白車身上，四門兩蓋，橫梁車頂及加強筋，天窗、搖窗機、座椅等部件，儀表盤和安全氣囊等，還

有自沖鉚連接在輕量化材料或者多種材料組合的高質(zhì)量連接方面應(yīng)用。以發(fā)動機罩蓋為例，現(xiàn)在歐洲的標準發(fā)動機罩蓋必須是用鋁合金的，以防止車撞人后造成二次傷害，用自沖鉚連接和無鉚連接兩

種工藝搭配，可以很好地解決鋁合金罩蓋在強度要求高的地方用自沖鉚連接，在強度要求不是很高的地方用無鉚連接。低成本加高質(zhì)量，沒有火花，沒有煙塵。又如安全氣囊，當它受到碰撞打開的時

候，氣囊張開了，如果里面有尖銳的東西，就會把氣囊扎破，就起不到安全的要求。自沖鉚連接是用模具來連接的，可以保證連接點的外形是光滑的，沒有毛刺，不會在氣囊打開的時候把它刺破。
中國電動汽車技術(shù)突破發(fā)展方向是：續(xù)駛能力突破。其中動力蓄電池技術(shù)大容量、自重輕的突破，以及車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和輕量化應(yīng)用突破是關(guān)鍵。自沖鉚連接工藝技術(shù)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)不同形態(tài)的輕

量化材料之間的連接，而且能夠大幅度提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，還可以降低綜合成本，可以為中國汽車工業(yè)特別是電動汽車發(fā)展做出的特殊貢獻。

目前國內(nèi)的奇瑞，吉利，華晨，都已經(jīng)開始汽車輕量化的自沖鉚接機制造。