热融自攻丝连接技术-从一颗FDS螺钉谈起

FDS热融自攻丝连接技术－从一颗FDS螺钉谈起在以前的技术资料分享时，我们在谈论FDS（Flow Drill Screw）热融自攻丝技术时，更多地讲起成功案例、设备应用、与自动化专机的集成，我们却一直忽略了真正的主角：FDS 热融自攻丝螺钉，套用一句恰如其份的网络流行语来形容FDS螺钉，就是“小身材，大应用”。

图一FDS螺钉全家福

FDS热融自攻丝螺钉目前主要以进口为主，如果在国内的紧固件厂商中发起一个调查，很可能没有厂商敢接下您下的FDS螺钉订单。准确地说：应该是国内紧固件厂商对FDS螺钉还是知之甚少，而如果我们断言未来FDS热融自攻丝拧紧技术会在汽车等钣金连接领域大放异彩的话，虽然为时过早，但似乎并不过份。

奥迪公司在旗下的几款高档车型上使用了FDS螺钉，每月FDS螺钉的使用量在300万颗左右；通用公司随后在一款高档骄跑车上试用FDS螺钉，预计年用量也会达到3000万颗左右。随着FDS热融自攻丝技术的日益成熟及大量的设备投入使用，FDS螺钉在未来的使用量会达到30亿颗的规模，形成的年市场规模将达10亿美元以上。

目前FDS螺钉主要集中在汽车行业使用，随着时间的不断推移，FDS技术也将扩展到其它行业，我们能够看到的行业大致罗列如下：

家具、门窗、货架、五金、建材、汽车、摩托车、农用机械、建筑、装潢、机床、机械、健身器材、医疗器材、电子电器、水道、热交换系统、太阳能、空调管道、压力容器、分水器、灯具、船舶及自动化设备等。

接下来，让我们来仔细地看一下FDS螺钉的庐山真面目：

图二FDS螺钉效果图

熟悉网络的朋友看到上面的图片一定会知道，这是一张做过“美容手术”的图片，或者说是“PS”过的，那么下面列出的图片一定会让你一睹FDS螺钉的“写真照片”。

图二实际使用于一款GM汽车白车身的FDS螺钉

FDS螺钉与其它螺纹紧固件，特别是各类自攻丝螺钉的区别主要在以下三点：

1.特别厚实的帽沿；

2.钉帽与钉杆连接处的凹槽；

3.特别的材质；

下面我们分别来讲讲这三个特点背后的深层原因。

厚实的帽沿主要是为了满足三个技术要求：1.承受较大的压力和扭矩；2.定位时便于更好地夹持，避免滑动；3.阻挡和包容拧紧过程中融化的，特别是在未融穿工件底层时向上流动的铝液或钢铸液；

上面提及的第三点，正好也说明了为什么FDS螺钉需要特别设计钉帽与钉杆连接处的凹槽。下面用一张图来加以说明：

图三融化的铝液上下流动形成上下套管

如果不在帽沿处设计一个较为宽泛的凹槽，对帽钉沿流出的铝液将无处“藏身”，必然会挤压露出帽沿，造成FDS螺钉与工件间的间隙过大，同时影响美观。

接下来，我们来详述一下FDS螺钉特殊材质的重要性，这些特殊材质加入的目的是增加FDS螺钉的硬度，为什么一颗小小的FDS螺钉能够在1－5秒的时间在坚硬的钢板或铝板上“钻化”出一个孔，并牢牢地“扎”在里面形成坚固的连接，在拧紧的过程中，压力？转速？硬度？哪一个才是最关键的因素，抑或是三者共同作用的结果。

让我们来看一下FDS设备是如何驱动FDS螺钉完成拧紧工作的。

当压杆压住FDS螺钉时，电机驱动螺钉作用在工件表面某一点上，这个时候上，轴向施加的压力和旋转的速度都是至关重要的，当压力越来越大，到达某一临界点时，同时，转速达到某一特定临界点时，工件表面产生高温，且温度不断上升，直到工件材质软化屈服，此时，FDS螺钉不能出现热传导的温度急剧上升，因此，首先FDS螺钉的热传导性能必须要低，其次，FDS螺钉材质的熔点必须要足够高，第三，FDS材质本身的硬度一定要足够，在穿透工件的整个过程中不会产生任何变形。

其中：n为转速，F为扭矩，M为压力

图四FDS螺钉拧紧过程分解图

从上图可以看出，拧紧之初，压力并不是FDS技术的关键因素，转数和扭矩才是，但是也不是转数和扭矩越高越好。到了穿透后的拧紧过程末期，为了确保形成一个合格的连接，即FDS螺钉与工件表面垂直且帽沿与工件表面紧贴无缝隙，需要针对FDS轴心施加足够的压力。

图五FDS螺钉形成的“钉板”现象

最后来谈谈FDS螺钉与工件的美观问题，FDS螺钉在拧紧后钉尖端会露出在工件表面且形成锋利的刃尖，大量的FDS螺钉完工后形成了钉板现象，如果在工件设计时对此不加以考虑，就会对周边其它工件或人员造成干扰和伤害。世界上没有只利无弊的技术，针对

FDS螺钉的露出现象，设计人员可以遵循“藏锋于内”的原则，通过加夹层设计或与相邻工件对合等方法来隐藏FDS螺钉的钉尖面，形成完美的装配作品。例如：对汽车白车身来说，在FDS钉尖面如本来就要进行空腔注腊的话，钉尖又变成了稳固车腊的有利因素了。