正向开发铝车身连接工艺性分析及测试技术

一、铝车身结构及连接工艺变革带来连接工艺性挑战

二、铝车身连接工艺性典型问题及应对

三、铝车身连接工艺性分析及验证流程

四、钢、铝及其它新型材料连接技术研究

一、铝车身结构及连接工艺变革带来连接工艺性挑战

Steel-bodymaterialdistributionAL-bodymaterialdistribution

车身轻量化-材料轻量化贡献显著,尤其是铝合金材料的大范围应用

1.1、优点:安全性、经济型、工艺性

铝材强度低于钢材-如何保证车身强度和刚度?

(1)板材加厚

(2)采用型材、铸件形成力学框架,保证强度和刚度

铝合金在车身中的形态:

铝件材料采购、零件成型、车身连接成本均远高于钢件-如何控制车身开发及制造成本

(1)、材料在车身上应用优化;

(2)、零件成型工艺优化、合理规划冲压件、型材、铸件在车身上应用;

(3)、合理选择、应用、优化铝连接工艺,降低线体投入及运营成本;

刚车身板件90%以上采用电阻点焊连接,紧固件采用凸焊工艺,铝的焊接性能差,钢制紧固件无法凸焊到铝件上(即使焊上也无法解决钢铝腐蚀问题)-如何实现铝车身零件及紧固件连接?

因材料变化而产生的安全、经济、工艺问题解决,均离不开对材料本身及成型、连接工艺研究。研究途径:试验分析

1.2、材料特性变化对铆接质量影响

材料屈服强度变化(增加24%),导致铆接强度质量不合格,需更换钉、模

材料延伸率变化,导致铆点外观质量不合格

为分析、控制材料特性变化对连接质量影响,进行大量测试分析,积累数据库

二、铝车身连接工艺性典型问题及应对

铝合金车身十大制造工艺

2.1连接工艺性需考虑的三个维度

连接经济型:连接工艺如何选择?如何考虑设备兼容性

可连接性:连接工艺特点?对车身产品设计要求?

质量稳定性:如何保证连接质量稳定性?是否会影响后续工艺质量

铝合金连接工艺应用

SPR、FDS、铝点焊普遍使用,是铝合金连接最主要的工艺

2.2、铝点焊简介

工件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。

2.3、铝点焊特点

2.3.1、电阻率小、热导率大,需要大电流

2.3.2、表面存在氧化膜、不导电、需特殊电极帽

2.3.3、线性膨胀系数大,需大压力

2.3.4、连接强度相对低,常与结构胶配合使用

2.4、铝点焊对设备工装的影响

原因:电流大

2.4.1、对夹具产生磁力,焊枪及夹具定位不稳定

2.4.2、产生涡流,导致夹具发热,同时损耗焊枪功率

2.5、电极帽对铝点焊质量影响

平头大球面电极帽螺旋电极帽

平头大球面电极帽优势:

2.5.1、压痕更浅,焊点美观

2.5.2、飞溅更少,尤其焊铸件时

2.5.3、电极帽沾连少,寿命高,修模次数少

2.6、正负极对铝点焊质量影响

2.7、FDS简介

特制螺钉高速旋转软化待连接板材,并在轴向压力下旋入板材,最终在板材与螺钉间形成螺纹连接

FDS连接特点:

2.7.1、可单面进入

2.7.2、连接强度高

2.7.3、连接过程中轴向力大,工装要求高

2.7.4、可与结构胶配合

2.7.5、可拆卸及修复

2.7.6、可连接不同材料

FDS质量缺陷:

搭接组合不符合要求,连接参数设置不合理

可连接性-连接经济型-质量稳定性

FDS点设计在平面上时,必须保证downholder的正常放入,以及夹爪的正常开启,夹爪开启后,螺钉距离板件边缘距离必须满足之外,平面质检大于图示数值。

零件造型对于钉孔位置有影响。图示就体现了这种影响,因为没有考虑到钉子的长度,导致了干涉。

2.8、SPR简介

大压力将铆钉直接压入待铆接板材,待铆接板材在铆钉的压力作用下和铆钉发生塑性变形,成型后充盈于铆模之中,形成稳定连接的一种全新的板材连接技术。

SPR铆接特点:

2.8.1、可实现铝-铝、铝-钢间连接

2.8.2、可实现带非金属材料夹层的连接

2.8.3、可实现最大五层,14mm以内板件铆接

2.8.4、冷连接,无热变形

2.8.5、动态疲劳强度高于电阻焊

2.8.6、连接质量可在线监控

2.9、SPR质量标准:

6种搭接需要多把枪

SPR可达性分析六大要素

SPR可达性问题,无法通过修改铆接方向解决,改工艺为铝点焊

SPR可达性问题,通过修改连接方向解决

2.10、大喉深铆枪(大于mm,枪体重,价格高)

r___86_r01a喉深:mm

喉宽:mm

类型:M中型

重量:Kg

r___56_t02a喉深:mm

喉宽:mm

类型:L大型

重量:.5Kg

r___17_s02c喉深:mm

喉宽:mm

类型:XL(超大型)

重量:Kg

三、铝车身连接工艺性分析及验证流程

流程建立,是确保分析有序、严密进行基础

知识库建立,是确保分析流程能得以有效进行的数据基础

3.1、连接工艺性测试验证

搭建专门轻量化团队及试验室,研究铝连接工艺特点

测试流程标准数据记录及分析报告标准尺寸质量及强度测试标准

四、钢、铝及其它新型材料连接技术研究

4.1、为控制技术、投资风险:

钢铝混合:钢车身钢铝混合铝车身;/MixedmaterialapplicationonBIW

钢铝混线:钢车身及铝车身混线生产

4.3、钢铝混合车身关键点

高强钢、超高强钢不铝材间连接工艺碳纤维材料不其它材料间连接工艺


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