車身Clinch 工藝的返修方法研究

上汽通用汽車有限公司武漢分公司 潘 飛，楊中秋，賴永秋

1 Clinch連接方式及優(yōu)點(diǎn)分析

傳統(tǒng)點(diǎn)焊在鋼板連接方面暴露出來的問題較多，譬如，連接可靠性差，很難連接多層板件及有鍍層的板件或鋁、銅及不銹鋼板件；無法連接噴漆板件、不同標(biāo)準(zhǔn)的板件、厚度差異大的板件及有中間夾層的板件；破壞了連接點(diǎn)處板件的表面鍍層，損傷了連接點(diǎn)處抗銹抗腐蝕能力，造成連接點(diǎn)處板件熱變形，從而造成連接點(diǎn)處應(yīng)力集中，導(dǎo)致連接點(diǎn)的動態(tài)疲勞連接強(qiáng)度差；使用熱加工方式破壞鍍鋅板表面鍍層，導(dǎo)致板材防腐性能下降；等等。Clinch連接方式是德國TOX公司開發(fā)的一種板材沖壓連接方式，采用TOX氣液增力缸式?jīng)_壓設(shè)備及TOX專利標(biāo)準(zhǔn)連接模具，在一個氣液增力的沖壓過程中，依據(jù)板件本身材料的擠壓塑性變形，而使2個板件在擠壓處形成一個互相鑲嵌的圓形連接點(diǎn)，由此將板件點(diǎn)連接起來。此種工藝可將不同材質(zhì)、不同厚度的2層或多層板件連接起來，其動態(tài)連接強(qiáng)度為點(diǎn)焊的2倍～3倍，連接可靠性極高；可無損傷在線檢測連接點(diǎn)的連接強(qiáng)度；不損傷工件表面，無隨機(jī)連接變形；能簡便實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接，效率極高；應(yīng)用范圍更廣，不同材質(zhì)、不同板厚、不同表面狀態(tài)的工件均可連接；連接費(fèi)用為點(diǎn)焊的 40%～70%；連接加工過程可實(shí)現(xiàn)連續(xù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控及數(shù)據(jù)存儲和處理等。

2 Clinch工藝主要缺陷及返修方法研究

Clinch工藝相比較傳統(tǒng)電阻點(diǎn)焊有著諸多優(yōu)勢，但其外觀特殊且美觀，在缺陷返修方面相對于電阻電焊來說要求較高。Clinch工藝最常見的缺陷為虛鉚（不滿足鉚點(diǎn)力學(xué)要求）、漏鉚及鉚點(diǎn)開裂（圖1）。找到一種好的返修方法對于Clinch工藝的大量運(yùn)用有著極其重要的意義。

以別克英朗車前蓋為例，前蓋的板材厚度組合共有2種（前蓋加強(qiáng)件板厚1.2 mm和0.6 mm與內(nèi)板板厚0.5 mm配合），分別要求拉伸強(qiáng)度＞500 N，剪切強(qiáng)度＞1 500 N及拉伸強(qiáng)度＞400 N，剪切強(qiáng)度＞900 N。

2.1 采用MIG焊塞焊返修

圖1 Clinch工藝鉚點(diǎn)開裂

對于內(nèi)外板未拼合的情況下，若出現(xiàn)虛鉚或者鉚點(diǎn)開裂的情況，則可采用弧焊進(jìn)行返修。筆者實(shí)驗(yàn)采用在鉚點(diǎn)背面的凹槽內(nèi)采用MIG焊塞焊的返修方法進(jìn)行返修，返修后將正面表面處理平整即可，圖2所示為補(bǔ)焊前后Clinch連接的狀況。

返修后，筆者對鉚點(diǎn)進(jìn)行拉力試驗(yàn)驗(yàn)證其力學(xué)強(qiáng)度是否滿足產(chǎn)品需求，采用板材剪切試片鉚接后進(jìn)行拉伸及剪切力實(shí)驗(yàn)（圖3）。由于實(shí)驗(yàn)屬于破壞性實(shí)驗(yàn)，無法驗(yàn)證返修前后同一試片的數(shù)據(jù)，通過對同樣條件下的試片分別進(jìn)行正常實(shí)驗(yàn)3組，補(bǔ)焊返修后實(shí)驗(yàn)3組，從表1所列的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，通過MIG焊塞焊返修后clinch連接的力學(xué)數(shù)據(jù)完全能達(dá)到產(chǎn)品要求，且普遍數(shù)據(jù)大于返修前樣本，由此可見，該返修方法能夠滿足clinch工藝的返修要求。

2.2 采用抽芯鉚釘返修

圖2 Clinch連接采用MIG焊塞焊返修前后的狀態(tài)對比

圖3 拉伸及剪切力實(shí)驗(yàn)

對于內(nèi)外板已經(jīng)合拼后發(fā)現(xiàn)的缺陷，可采用抽芯鉚釘在Clinch連接點(diǎn)周圍或者Clinch連接點(diǎn)上進(jìn)行返修。圖4所示為返修后的狀態(tài)，在外觀滿足要求的情況下，需要達(dá)到產(chǎn)品對剪切力及拉伸力的要求。

筆者實(shí)驗(yàn)采用的抽芯鉚釘頭直徑為4 mm的鋁制鉚釘，返修后的拉伸及剪切數(shù)據(jù)見表2所列，可見采用抽芯鉚釘返修后的鉚點(diǎn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均能達(dá)到產(chǎn)品要求，返修方法可靠。

表1 MIG焊塞焊返修后的力學(xué)數(shù)據(jù)

圖4 采用抽芯鉚釘返修后的前蓋

表2 采用抽芯鉚釘返修后的力學(xué)數(shù)據(jù)

根據(jù)筆者實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，針對整車Clinch工藝缺陷的返修，可采用抽芯鉚釘?shù)姆椒ㄟM(jìn)行，但在返修前需確認(rèn)鉚釘性能能夠達(dá)到產(chǎn)品的力學(xué)強(qiáng)度，保證工藝要求。Clinch工藝在目前汽車行業(yè)整體降本增效的大背景下將得到更廣泛的運(yùn)用。