汽車車身輕量化材料無鉚沖壓 連接技術的研究進展

何聰 崔艷賓

摘 要：隨著基礎材料技術的不斷發展，具備更多優勢的材料不斷的更新換代，各個制造業也需要根據自身情況進行材料的更新換代。在汽車車身制造領域，通過輕量化材料的引進和使用，降低車體質量，提升車輛的能源效率，是未來汽車行業發展的一個主要方向。但是利用輕量化材料進行汽車車身制造有著一些難點，車身輕量化材料的無鉚沖壓連接就是一個正待優化解決的難點。本文通過對無鉚沖壓連接技術的內容、特點、影響因素進行了分析，探討無鉚沖壓連接技術的發展情況和未來的發展趨勢。

關鍵詞：汽車車身;無鉚沖壓;輕量化材料

0 引言

汽車的輕量化是未來汽車發展的方向之一，因為輕量化能夠降低汽車行駛的能耗，降低有害氣體的排放量，提升汽車的性能，優化汽車的綠色環保效率。汽車車身采用輕量化材料進行無鉚沖壓連接，可以保證車身美觀結實的同時，降低汽車整體重量，提升能源利用效率。

1 無鉚沖壓連接技術

（1）無鉚沖壓連接。無鉚沖壓連接結束主要是通過特制的模具將使用的板材進行擠壓，使其產生一定程度的形變，這個過程利用了材料的塑性流動特點，根據一定的計算，將材料壓入固定好的模具之中，形成需要的幾何形狀，讓板材和板材之間互相銜接，形成具有正常板材強度的連接點。無鉚沖壓技術進行板材直接的銜接，不需要加入鉚釘，能更保證加工工件表面的完整性和平滑性，不會破壞工件表面的鍍層，能夠很好的符合許多加工工件的需要。在當下多材料車身制造的需要下，能夠很好的將不同的板材互相連接在一起，比如鋁合金、鎂合金鈦合金以及一些其他的復合材料，這些材料往往難以利用焊接技術進行連接，這時就需要無鉚沖壓技術進行連接。無鉚沖壓技術主要應用在車身的車門、發動機罩、車頂板、行李艙蓋以及一些由鍍鋅鋼板進行連接的汽車車身。這種技術當前已經初步成為汽車輕量化發展的有效工藝，應用在越來越多的地方，越來越受到人們的重視。

（2）無鉚沖壓連接過程。無鉚沖壓技術的主要流程：定位、初期壓入、擠壓成形、鉚接接頭保壓、退模。這五個流程是無鉚沖壓技術的核心。首先是通過沖壓丫頭以及凹模給需要進行沖壓連接的板材進行定位，保證其連接中心處于模具的中軸線上，然后進行沖頭的壓入，沖頭下壓的過程需要對沖頭圓角周圍的板材進行彈性壓縮，之后就要通過模具和板材之間的擠壓，使得材料進行塑型流動，填滿整個凹槽，形成形變過程，形變過后，為了避免板材的回彈，需要保持一段時間的壓力，最終讓形變定型，最后抬起沖頭和模具，完成整個無鉚沖壓連接的過程。

2 新型無鉚連接技術

傳統的無鉚連接技術是沒有加熱過程的，速度快、成本低，并且不會額外的增加沖壓連接模板的重量，但是其最大的缺點是在連接接頭的地方有凸起，這個問題意味著無鉚沖壓連接得到的產品沒有辦法應用在產品的外表面或者一些功能性的表面。因此就需要對傳統的無鉚沖壓連接進行改進，形成了能夠適用于外表面的平點無鉚沖壓連接。

平點無鉚沖壓連接技術是由德國開發的一種技術，在連接工件的模具上，增加了壓邊圈這一部件，進行沖壓沖頭的擠壓時，板材會受到壓邊圈和沖頭，形成接頭底部平整的擠壓面，這樣就能夠將無鉚沖壓連接技術應用在汽車車身制造，保證外表面的平整光滑。

3 輕量化材料的無鉚沖壓連接

輕量化材料是指鎂合金、鋁合金等輕金屬合金材料，特別是現在汽車車身的輕量化是汽車制造的主流發展方向，對于輕量化材料的應用尤為的多，但是輕量化材料的多樣化使得其進行不同部位的鉚接變得非常困難，因此就需要專門的連接技術針對性的進行連接。

無鉚連接技術可以有效的連接這些多樣化的輕量化材料，使得利用這些輕量化材料作為車身材料的方案成為可能。當然，不同的材料也需要不同的鉚接環境和方式，比如預沖孔無鉚連接技術，剪切沖孔無鉚沖壓連接技術，還有專門應對低塑型的鎂合金、高強度鋼的無鉚沖壓連接技術，比如加熱提升塑型等等。有些材料其塑型在常溫條件下很差，不能直接進行無鉚沖壓連接，這樣會使得接頭出現裂縫，甚至是斷裂。這時就需要通過外界的熱源進行材料的加熱，增強材料的延展性，在達到一定的溫度后，再繼續進行沖壓連接，這個時候，能夠使得其很好的進行沖壓塑型，提高壓比壓變流程的時間，將其形變固定下來，這樣就能夠更好的完成整個材料的沖壓連接過程。

4 無鉚沖壓連接的核心問題

無鉚沖壓連接的接頭凸起導致其連接的材料表面有一定程度的凸起形變，限制了其應用的領域，并且無鉚沖壓連接技術之中使用的接頭強度不夠高，很容易出現斷裂的問題，需要頻繁的更換維護沖頭，這就要求無鉚沖壓技術在這兩方面進行不斷的改進和完善，是輕量化材料的無鉚沖壓連接充最關鍵的問題。

無鉚沖壓連接技術受很多因素的影響，其中連接材料的可塑性和延展性是其中最重要的因素，只有良好的延展性才能避免在進行沖頭沖壓時出現斷裂、損傷，保證材料的強度，例外好的可塑性是充分保證連接是否穩固，不會彈回的重要保證。特別是在當下多樣化的材料，其中應用于汽車車身的輕量化材料就有比較差的可塑性，這些特性導致了在正常條件下很難通過無鉚沖壓技術進行連接，極易發生斷裂。不同材料之間的無鉚連接也是一個比較重要的問題，不同的可塑性和強度使得連接更加的困難，這需要更加嚴密的技術手段進行控制，如何更好的連接這些應用在汽車車身上的多樣性輕量化材料，仍然是一個需要我們不斷實踐探索的區域，需要我們不斷的通過實際的操作，不斷的改進無鉚沖壓連接技術的各個環節，提升該技術在未來的應用空間，為不同輕量化材料的無鉚連接提供更好的幫助。

5 總結

未來汽車的發展一定會走向輕量化、節能化，這樣才能夠更好的滿足當前能源短缺、環境破壞嚴重、人們節能意識強的局面，更好的適應當下的市場環境，讓車輛制造企業得到更長遠的發展。進一步的加大對汽車車身輕量化的研究，解決輕量化材料的無鉚沖壓技術難點，推動我國的汽車制造業的發展，為我國制造更加節能環保、更加安全可靠汽車做出貢獻。

參考文獻：

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