铝合金车身结构的连接方式分析

Ｅ Ｌ ５
粤 雾
铝合金车身结构 的连接 方式分 析
江 西江铃 集 团新 能源汽 车有 限公 司 曹 振
【 摘要 】文章对铝合金车身结构的连接方式进行分析和探讨 ，旨在为铝合金汽车的研 究提供理论支持。 【 关键词 】 铝合金 ；汽车；车身连接 ；连接方式
一
，
铝 合金 电阻点焊的 问题
铝 合 金 材 料 与传 统 的钢 材 相 比， 最大 的特 点 就 是 质 量轻 ，在 汽车 制造 行业 中铝 合金 的优 势越 来越 明显 。铝 合金 材料 的 特点 主要 有 几点 ：密度 低 ，强度 很高 ，铝 合金 的 强度接 近或 超过 优 质钢 ；塑 性好 ，可 以对 铝合 金进 行各 种加 工 ，形成 不 同 的型材 ；铝 合金 的导 电性 、 导热性 以及 抗腐 蚀性 较好 ，在 工业 制造 领域 中的应 用十 分广 泛 ，使 用 量 很 大 ，仅 次 于 钢 。 虽然 铝 合 金 材料 具有 十 分 明显 的优 势 ，在工 业上 的应 用也 十分 广泛 ，但 是铝 合金 材料 应用 过 程 中遇到 的 问题 也越来 越 多 ，比如在 汽 车制造 行业 中使 用铝 合金 材 料 ，铝合 金车 身 的连接 就是 一个 亟待 解 决的 问题 ，传 统 的电阻 电焊 模式 就不 适用 。主 要有 几个 方面 的 问题 ： 第 一 ，铝合金容 易形成低熔 点共 晶物，并且这种低 熔点共 晶物的 电阻率比较大 ，如果采用 电阻点焊 的方式 ，在接触面上会产生较大的热 量 ，促使 电极和工件 的接触面上 出现局部熔化的现象，并发生较为剧烈 的共晶反应，导致 电极和工件之 间出现粘连 ，焊点表面的质量较差。 第 二 ，熔 核尺 寸波 动大 。对铝 合金 材料 进行 电阻 电焊 的 时候 ， 电极和 工件接 触面 上 的局部 熔 化 、电极 与工件 的粘 连 ，会 导致 电极 表 面的 连续 性被破 坏 ，在连 续 点焊 的过 程 中电极表 面 的不 连续 性具 有 很强 的随机 性 ，所 以导致 电极与 工件 之 间以及 工件 之 间的接 触状 态 不稳 定，连 续 点焊 中熔核直 径波 动较 大 ，焊接 不牢 固 。 第 三 ，铝合 金 点焊 质 量控 制难 度大 。 由于铝 合金 材料 的 电 阻率 较 低 ，阻温 系数 也 比较小 ，从 常规 室温 到熔 化温 度 ，铝合 金材 料 的 电阻 率 的变化 幅 度仅 为 ３ 倍 左右 ，所 以对 铝合 金 材料 采 用 电 阻点 焊 的方式 进行 焊接 时很 难用 焊接 电参 量 的变化 来描 述焊 接质 量 ，导致 铝 合金 电阻点焊 过程 中 的闭环 控制 难度 较大 。在 铝合 金 点焊 过程 中 出现 的 问题 不仅 有熔 核尺 寸 的波动 ，而 且还 有焊 接 过程 中的 飞溅 和 喷 溅现 象严 重 、焊接 缝连 接不 严密 等 问题 ，所 以采 用点焊 的 方式对 铝 合金 进行 连接 ，远 比钢材 焊接 的质量 控 制难度 大 。
引言
随着 人们 的节 能和 环保 意 识不 断增 强 ，汽 车 行业 的创 新发 展越 来越 快 ，各种 技术 日新 月异 ，汽车 车身 轻量 化是 未来 汽车 行业 发 展 的主要趋 势和方 向 ，当汽 车的车 身重量 降低 １ ０ ％，燃 油 的经 济性会 提 高３ － ８ ％左右 ，一氧 化碳 的排放 量也会 逐渐 减少 ，刹车 距离减 少５ ％左 右 ，轮胎寿命 可以提高７ ％左右 。因此 可以看 出车身轻量 化的重要性 ， 达到车 身轻量化 目的的主要 方法就是对 车身结构 的材质进 行改变 ，铝 合金是 一种质量较轻 的材料 ，比传统 的钢材要轻 很多 ，采 用铝合金 替 代传统 的钢材是最有 效的方 法。但是铝 合金材料应 用过程 中有一个 十 分棘手 的问题 ，即车身的连接 ，常规车 身的连接 主要采用 电焊连接 ， 电阻点焊 是最主要 的方式 ，但 是 由于铝 合金材料 的 电阻率 较低 ，导热 率很高 ，所 以采用传 统的 电阻点焊很难 达到焊接 牢固的 目的，也 很难 形成合格 的熔 核 ， 因此 在 铝合 金材 料应 用 过程 中必 须要 解 决车 身连 接 问题 。在 铝 合金 材料 应用 过程 中最 常用 的是 连接 ，本 文对 两 种常 见 的连接方 式进 行介 绍 ，并且 对连接 的优 势进 行 了分析 。
过 程 中要 防止 材料 在铆 钉 的作 用下 向凹模 内流 动 ，注意 控制 预 压 的 力 度 。第 二 ，使用 冲头 推动 铆 钉 向下 穿刺上 层 材料 。第 三 ，在 凹模 与冲 头 的共 同作用 下 ，继续 对 铆钉 进行 施力 ，使得 铆钉 尾部 在 下层 金 属 中张 开 ，形成 一个 喇 叭 口的形 状 ，达到 连 接牢 固 的效果 。半空 心 自冲 连接 的动态 疲劳 强度 高 ，可 以重 复生 产 ，而 且可 以实 现 无损 连 接 ，不 同厚 度 的材料 、不 同硬度 的材 料之 间 都可 以组 合 ，而 且半 空心 自冲连 接 方法 的成 本较 低 ，操 作过 程简 单 ，能 耗较 低 ，所 以 当 前 在铝 合金 车 身连接 过程 中 的应用 最为 广泛 。 （ 二 ）高速 穿刺 连接 高速 穿 刺 铆 也 是 通过 外力 对 铆 钉 进 行 加 压 ， 然 后促 使铆 钉 高 速 穿透 被 连接 材料 ，在 瞬 间高 温和 挤压 作用 下 使得 底层 金属 发 生流 动 ，最 终 流动 到 铆 钉 的 螺 牙制 种 ，永 久 镶 嵌 和 永 久 塑 性 。 高速 穿 刺 连 接 的一 个 最 大 的特 点 就 是 速度 快 ，具 有 较 高 的 抗 拉 强度 以及 抗 剪 切 强 度 ，是 一种 单 侧 连 接 工 艺 ，在 板 材 与 型 材 之 间 进 行 连接 的 时候 十 分 常 用 。 高速 穿 刺 连 接 主 要分 为 定 位 、 冲 击 、 刺 穿 、成 型 四个 步 骤 ，成 型 的关 键 在 于 要 给铆 钉 一 个 瞬 时 巨大 的 冲击 力 ， 能够 实 现 一 次 成 型 。 高速 穿 刺 连接 的原 则 是 从 薄 板 冲 到 厚板 ，从 硬 板 冲 到 软 板 。在 铝 合 金 车 身 的 连接 过 程 中也 比较 常 用 ， 比 如车 门 洞 内 外 板 与Ａ柱 、Ｂ柱 之 间 的连 接 就 可 以采 用 高 速 穿 刺 连 接 方 式 ，连 接 效果 良好 。