輕量化的咬合連接與焊接技術(shù)
- 2017-08-07 14:53:00
- sawchina 原創(chuàng)
- 8997
所謂的“一升車”大眾XL1車型只進行了小批量生產(chǎn),離巨大的市場成功還十分遙遠。但是這種超前的兩座車不僅在油耗這一點上成為了全世界的表率,其車身也樹立了新的標(biāo)準(zhǔn):車身重量只有230公斤,主要由碳纖維增強塑料(CFK)構(gòu)成。業(yè)界對此表示深受震動,不過如何把混合材料制成的車身零部件組裝起來,這對技術(shù)人員和連接專家提出的巨大挑戰(zhàn)。車輛的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)該既輕盈,又穩(wěn)定安全。“材料組合以及混合建造方式推動了連接技術(shù)的進步”,德國奇昊汽車公司(Kirchhoff)研究和產(chǎn)品開發(fā)部經(jīng)理Christoph Wagener強調(diào)說。
這家位于德國伊塞?。↖serlohn)的汽車制造商長期以來一直活躍于混合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。在白車身的結(jié)構(gòu)部件中,鋼和鋁或者金屬和塑料等材料組合已經(jīng)不再罕見。但這絕不表示原有的成熟技術(shù)就要被淘汰:“我們一如既往地還在運用咬合、鉚合、旋合等機械式連接技術(shù)”,Wagener說。點焊和激光焊接等熱連接技術(shù)也屬于完全服務(wù)供應(yīng)商的核心能力。但是點焊明顯具有不足之處:“鋼和鋁的接合不能用焊接的方式,”Wagener強調(diào)說。
標(biāo)準(zhǔn)連接方式的撤退?
作為一種成熟的連接工藝,電阻點焊仍然在混合結(jié)構(gòu)的全鋼領(lǐng)域中處于主導(dǎo)地位,但卻不能用于混合搭配的材料接合。位于比勒費爾德的接合技術(shù)專業(yè)企業(yè)博爾豪夫公司(B?llhoff)供應(yīng)許多種接合及緊固系統(tǒng),不僅能夠?qū)?,還可以將鋁、鎂、塑料及各種混合材料進行長效接合。從其產(chǎn)品范圍可以發(fā)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)連接件基本不再是核心產(chǎn)品。重要產(chǎn)品則是盲帽鉚接螺母、塑料制的螺栓及螺栓系統(tǒng)、振動及聲音耦合連接系統(tǒng)或者用于塑料及復(fù)合材料的螺紋接頭。所有產(chǎn)品均支持機械式連接工藝,如高速沖鉚、沖壓鉚合及螺紋連接等。
在有許多人正對于汽車制造中的這些趨勢感到十分高興,這其中毫無疑問地就有Elmar Locher。這位連接技術(shù)專家是一個家族企業(yè)的代理人,這家企業(yè)在近30年前首次推出其擁有專利的“Tox沖壓圓點連接工藝”后,不斷對這項通用而靈活的咬合連接技術(shù)進行進一步開發(fā):這就是位于魏因加滕的托克斯沖壓技術(shù)有限公司(Tox Pressotechnik)?!八^的TOX咬合連接是一種純機械的工藝,可以將相同或不同厚度、相同或不同材質(zhì)的板材,以絕對恰當(dāng)?shù)男螤詈土α炕ハ噙B接”,Locher指出,還可以連接具有涂層或漆層的板材,板材之間可以夾入薄膜或減震材料。在資源保護和輕量化方面,Tox咬合連接也具有一個優(yōu)勢:即使是高強度的特種鋼板和混合材料(鋼板、粘合劑、鋁板)也能進行連接,而且沒有任何生產(chǎn)技術(shù)問題,并能實現(xiàn)可復(fù)制的高連接質(zhì)量。Locher說:“TOX沖壓圓點連接的連接質(zhì)量非常高,在汽車制造中,甚至可以用此工藝將沖撞相關(guān)的零部件及組件安全地互相連接。今天,在汽車產(chǎn)業(yè)中就有200多處應(yīng)用,包括車身、裝備、內(nèi)飾方面所有可以想到的的零部件和組件?!迸c螺接、鉚接等其他機械連接方式相比,Tox咬合連接無需機械預(yù)備工作,如鉆孔、沖孔、沉孔等;也不需要任何輔助連接件。另外,這種工藝也無需使用焊接和硬焊或釬焊等熱熔連接所需的焊劑。還有,Tox咬合連接免去了焊接中不可避免的能源消耗。
工藝研究表明,咬合連接不僅在工藝上,而且在成本方面都明顯優(yōu)于電焊。例如一家德國原始設(shè)備制造商(OEM)通過使用咬合連接代替焊接,在零部件方面節(jié)省了66%;而在生產(chǎn)一款日本汽車的行李箱蓋時,使用Tox咬合連接比沖壓鉚接整整節(jié)省了89%。保時捷新款車型Macan 的零部件也成功地使用了“Tox技術(shù)”。據(jù)了解,這樣的部件有行李箱蓋和車頂部位的壓鉚螺母。托克斯公司對保證沖壓時間非常自信,將特種機床、帶有獨立控制器的機器人系統(tǒng)和機械鉗系統(tǒng)都運用到國際汽車制造業(yè)的流水線上,確保對整個生產(chǎn)過程進行全程監(jiān)控。目前,Tox公司正致力于研究一種新型模塊化的夾鉗:卡箍將由42公斤“塑身”為29公斤。
五年前,博爾豪夫公司就和輕量化方面的專業(yè)公司德國孚利模集團(Frimo)合作,將所謂的“一次成型工藝”及配套的機械制造技術(shù)發(fā)展至實際應(yīng)用。該工藝旨在用于玻璃纖維增強塑料材質(zhì)的薄壁型結(jié)構(gòu)零部件。沖壓套管上有特殊的螺紋,無需預(yù)打孔便可以連接結(jié)構(gòu)元件。目前又增加了螺釘?shù)膽?yīng)用。所謂的“Rivtac螺釘”也可以實現(xiàn)金屬和塑料的混合部件連接,而無需預(yù)打孔。這種機械連接工藝是將一種類似于指甲的輔助連接件加速到高速后,打入沒有預(yù)打孔的部件。這種螺栓尖端呈尖拱形,可以刺穿材料而不產(chǎn)生毛邊。而應(yīng)用這種工藝的前提條件是結(jié)合件要有足夠的剛性。比如奔馳公司在新的C級車車身制造中使用了這種工藝—在其內(nèi)部被稱為“沖擊工藝”。C級車的鋁材混合車身根據(jù)結(jié)構(gòu)輕量化原則設(shè)計而成,比傳統(tǒng)的鋼材車身減輕了70公斤。
缺點:復(fù)雜化
如今,這種直接的沖鉚工藝已在高強度零部件和型材的批量生產(chǎn)中占據(jù)一席之地。與目前的二步安裝沖壓套管的方法相比,這種新工藝的加工過程既快速,成本又低。博爾豪夫公司稱,汽車行業(yè)已經(jīng)開始采用機器人操控自動沖鉚設(shè)備,甚至高強度鋼的多層連接也不再有任何問題。但是,混合式輕量化方式也有其代價:比如白車身連接技術(shù)的復(fù)雜化。Thomas Liedtke博士是不來梅奔馳工廠車身生產(chǎn)部(白車身和表面加工)主管,他說:“沖擊鉆或流鉆螺絲等新工藝加大了連接技術(shù)的復(fù)雜性?!睋?jù)這位車身制造專業(yè)人士說,這些工藝的主要亮點是會給材料增加少許熱量。還有一點:“通過這些新的連接工藝,即使復(fù)雜的零部件也可以實現(xiàn)單面操作?!?br />
機械連接的一大缺點是連接處會有發(fā)生腐蝕的危險。根據(jù)材料搭配的不同,零部件和連接件必須另外附加涂層。經(jīng)濟實用的鋼板和鋁材連接以及可以再次剝離的螺栓連接,在OEM廠的車身制造中發(fā)揮著重要的作用。例如,大眾汽車公司在對螺栓和其他連接件的所謂“表面涂層”的特性規(guī)定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。大眾標(biāo)準(zhǔn)TL180中明確規(guī)定了應(yīng)有的摩擦系數(shù)和耐腐蝕性。為此,德爾肯微涂層防腐蝕系統(tǒng)公司(D?rken MKS-Systeme)等表面技術(shù)專業(yè)公司研發(fā)了高效鋅片涂覆系統(tǒng),只要幾微米的涂層厚度便能夠起到良好的防腐蝕效果。防腐蝕技術(shù)的另外一種趨勢,尤其在沖壓鉚合技術(shù)中,就是另外使用粘合劑。不過這有一個基本缺陷,即粘合劑需要很長的硬化時間。
汽車的輕量化也激勵了德國伍爾特(Würth)集團的子公司阿諾德成型技術(shù)有限公司(Arnold Umformtechnik)。在螺絲方面,該公司正在尋找傳統(tǒng)板材連接工藝的功能性替代品。所謂的“流孔成型螺絲”可以無需預(yù)先鉆孔而穿透材料。在扭矩控制的裝配過程之中和之后,形成的孔洞均與螺絲的紋路嚴(yán)絲合縫。阿諾德公司的研發(fā)工程師Heiko Miller這樣描述結(jié)果:“形成的連接既不透水也不透氣,具有很大的拉拔力?!睂τ谶@種工藝的成本和流程效率,他強調(diào)說:“這種工藝省去了對部件進行預(yù)制的工序,例如鉆孔、沖壓和螺紋切削,同時也無需加入螺母和夾具等附加輔助連接元件。”
相關(guān)文章
當(dāng)前類目或內(nèi)容沒有添加關(guān)鍵詞,無法自動匹配相關(guān)文章
最新產(chǎn)品
發(fā)表評論
拆信。(打一城市名)?(答案:開封) |
評論通過審核后顯示。
熱門產(chǎn)品
社區(qū)新帖
- GBT 19867.4-2008 激光焊接工藝規(guī)程.pdf 2019-12-25
- GBT 2652-2008 焊縫及熔敷金屬拉伸試驗方法.pdf 2019-12-25
- GBT 16672-1996 焊縫-工作位置-傾角和轉(zhuǎn)角的定義.pdf 2019-12-25
- GBT 16745-1997 金屬覆蓋層產(chǎn)品釬焊性的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法.pdf 2019-12-25
- GBT 17853-1999 不銹鋼藥芯焊絲.pdf 2019-12-25
- GBT 15169-1994 鋼熔化焊手焊工資格考核方法.pdf 2019-12-25
- GBT 15579.5-2005 弧焊設(shè)備安全要求 第5部分 送絲裝置.pdf 2019-12-25
- GBT 15579.7-2005 弧焊設(shè)備安全要求第7部分:焊炬(槍).pdf 2019-12-23
聯(lián)系我們
聯(lián)系人: | 韓玉琦 |
---|---|
電話: | 0755-26013200/26013464 |
傳真: | 0755-26013188 |
Email: | saw@sawchina.cn |
QQ: | 2280915288 |
微信: | 18682260315 |
旺旺: | szhbkj |
地址: | 東莞市鳳崗鎮(zhèn)東深路鳳崗段206號天安深創(chuàng)谷W2棟誠信大廈21樓 |