多材料车身机械点连接技术的应用

周泽

摘 要：实行车身轻量化策略能使车辆原有的消耗和尾气的排放明显降低，多材料车身零部件之间连接的效果直接受到所使用轻量化新材料质量的影响。基于这个情况，业内研发和使用了越来越多的车身连接技术。本文针对众多技术之中的多材料车身机械点连接技术加以描述，简要分析该技术的应用情况。

关键词：多材料;车身;新技术;轻量化;机械点连接

车身轻量化不仅需要充分保障车身本身拥有的刚度和性能，还需要将一些合适的工艺和材料应用到适当的位置，进而使车身重量得到最大程度降低。受到传统弧焊和点焊等技术局限性的影响，使车身零件的应用遇到了一定的难题。

1 关于常见机械点连接技术概述

1.1 无铆连接技术概述

无铆技术在机械点链接技术之中有着非常广泛的应用，业内常常将其称为冲压铆接，主要是气液增力冲压阶段按照板材被挤压之后呈现出来的塑性形变情况，使两个待连接板件之间出现一个因为挤压而产生的连接点，从这个连接点进行镶嵌之后能够实现良好的连接效果。

无铆连接技术本身拥有较强的灵活性，并不需要消耗铆钉，具有经济环保的效果，相比点焊，所拥有的动态疲劳强度更高，不会造成表面漆层和镀层的破损，具有较强的耐腐蚀性。但是，在乘客可见的区域之中因为该技术会使表面的凸点比较明显而不适用。这项技术本身属于一种双侧连接的方法，可以自动监控整个连接过程，并且实现对数据的处理和存储，对连接点的质量检测较为简单且不会造成任何损伤，如今国外汽车制造行业对该技术的应用较广，国内一些经济型乘车的制造公司对该技术的应用也比较广泛。

无铆连接技术之中，接头位置的几何形状与铆接接头所呈现出来的几何形状之间属于一种因果性的关系，基于这个情况就可以通过评价连接的视觉效果和测量几何参数来粗略的判断连接的效果和质量。如果所采用的是普通无铆连接方法的话，必须保证视觉上连接呈现为对称的效果，并且还要保证连接位置并不存在开裂或者铆穿的情况。向板材之中嵌入的深度以及嵌入位置的颈部厚度决定连接的具体强度。如果嵌入量比较大的话，可以明显提升正向拉伸的强度。如果颈部厚度比较大德华，又能规避因为拉伸而使剪切方向遭受损坏的问题，这也符合了碰撞情况和实际振动等方面的要求。

1.2 刺穿铆接技术概述

业内常将这一广泛应用的技术称为锁铆连接，使用这种方法需要将板料摆放成重叠的状态，完成设备的定位操作之后，再进行加载，之后铆钉通过冲头的作用便能依次刺穿上下板层，铆钉跟随下层板料所发生的流动会逐渐进入到凹模的后腿位置，并且向外进行伸展，最终将板料锁紧，使铆钉和板料之间形成较为牢固的互锁接头。

这项技术的本质属于一种双侧连接的方法，该方法一般是应用在裸板或者镀层板的连接过程，主要连接的是材料层在两层以上的材料，并且无需进行预冲孔，工艺具有稳定和环保的效果，生产效率相对较高。其静态强度相较于无铆连接方法要明显要高，而且连接的对象包括了车身承载部位。动态疲劳强度比之电阻点焊的方法也要更为理想，材料表面的镀层不会发生破坏，而且界面硬脆相等问题也不会发生。

该技术之中材料组合的连接是从薄到厚，从硬到软的方向，这样的连接方向符合铆钉不可将底层材料刺穿的要求。

2 机械点连接创新型技术概述

2.1 关于流钻螺丝技术概述

该技术属于一种单点冷连接的技术类型，主要是在螺钉高速旋转状态之下接触到待连接板材，随后能够实现接触位置软化，最终螺丝旋转进入到板材的板层之中。

该技术之中上下板料的厚度决定了螺纹的有效长度，也能确定螺纹有效长度与所应用螺丝的外径。另外，技术本身采用单边连接方法，使用之前也不需要预制孔，針对一些使用双侧连接方法无法起到效果的封闭和半封闭型腔一般能够得到很好的连接效果。使用起来无论疲劳性能，还是便捷性比之点焊的方法都要更加理想。不过，因为螺丝在钻入状态之下很有可能破坏底层的金属表面，所以一定要保证所选工艺具有良好的防腐效果。另外，在操作期间会产生较大的冲击力，所以要求刚性强度较大。一旦需要铆接位置的上层材料强度超过一定数值之后，要想刺穿便有很大难度。所以这种情况需要预先制孔。当前在宝马7系和多种奥迪车型之中已经应用了该技术手段。

2.2 关于高速螺钉连接技术概述

该技术具有简单快速的优点，实际使用不需要预先进行冲孔，伴随压缩空气的作用可以使带有倒刺的铆钉速度到每秒20到40米的范围，铆接所需的时间和周期都比较短，该技术需要在高强度的作用之下进行，在从单侧进入连接厚板的时候可以使用该技术手段。

在相同连接方向之中的材料发生流动之后，会形成一个呈现为突起状，处在一个相反连接方向的材料，会聚集到钉帽的下部，由此会使其形成一个环形的空槽，对于避免切屑影响连接效果有着一定的帮助。

3 结束语

车身轻量化的工作可以从结构、工艺和材料等多个方面开展，将轻量化技术应用到车身可以使车身的质量变得更轻。这种情况之下对轻量化技术的研究力度也会增强。本文简要从机械点连接技术的角度分析车身轻量化技术的应用，希望由此能为阅读本文业内人士提供一些经验层面参考。

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