铝合金车身连接工艺方法大全

摘要：随着人们对空气质量和环境污染重视程度的不断提高，汽车尾气排放标准越来越严苛。各个国家开始致力于新能源汽车的研发，并对燃油汽车的性能进行不断地改善和提高。

随着人们对空气质量和环境污染重视程度的不断提高，汽车尾气排放标准越来越严苛。各个国家开始致力于新能源汽车的研发，并对燃油汽车的性能进行不断地改善和提高。

汽车的燃油性能和尾气排放情况与汽车的整备质量有着直接的关系，其中白车身的质量占了整备的30%〜45%，当车身质量增加15%时，可增加8%〜10%的能量消耗。因此，白车身轻量化尤为重要，势在必行。

近年来，压铸铝件和冲压铝件在白车身上的应用越来越广泛，钢-铝材料的连接很难由传统的点焊来完成，因此白车身生产过程中引进了大量的机械连接技术和复合连接技术，在降低白车身质量的同时，提高了白车身的连接强度。

同时，机器人自动化涂胶技术与机械连接技术的复合连接形式，以及在线监控系统的实时监控，都为白车身轻量化起到了积极的推进作用。

一、铝车身连接工艺—铝合金的焊接性

纯铝的熔点是660℃，焊接用的铝合金熔点大约在560℃。铝合金焊接有以下难点：

1、铝合金焊接接头软化严重，对于有热处理强化性能的铝合金，焊接接头经历了较大的热循环。热影响区强度退化较为明显。其抗拉强度大约只有母材的60％～70％，这是热处理强化铝合金焊接接头一个比较典型的焊接缺陷。

2、合金表面易产生熔点很高的氧化膜，其熔点为2060℃，焊接时难熔的氧化膜会妨碍填充金属和母材的熔合，导致氧化物的夹渣；

3、铝及铝合金焊接凝固时，熔池里的气体因来不及逸出而较易形成气孔；

4、熔化状态的铝及铝合金在结晶凝固后，体积大约要缩减6％。由此所产生的收缩应力可能会导致工件变形和焊接裂纹产生；

5、线膨胀系数大，易产生焊接变形；

6、铝及铝合金焊接过程中，熔池金属没有颜色的变化，容易造成焊穿或塌陷；

7、铝合金热导率大(约为钢的4倍)，相同焊接速度下，热输入要比焊接钢材大的2倍～4倍。

二、铝车身连接工艺--铝合金车身连接常用工艺

针对以上表中所介绍的铝合金车身连接方式我们来一一详细介绍。

三、铝车身连接工艺—自穿铆接SPR

1、自穿铆接SPR形式

自穿铆接SPR过程示意图 SPR剖切图

半空心自冲铆是一种采用半空心铆钉实现钢-铝，铝-铝连接的加工工艺。特制材料或形状的铆钉在铆枪撞针的作用下，刺穿顶层板材后，在凹模的反作用下与底部板材形成咬边结构，从而实现金属板材的连接，其工艺过程上图所示。

目前，英国Henrob铆枪能够实现最大16mm的铝板连接，以及最大8mm的钢板连接，在国内铝白车身领域做到了广泛的应用。在实际生产过程中，往往需要对SPR连接技术的连接情况进行实时监控，并且作断面成型分析。各连接点的成型情况与其强度情况直接相关。

如下图所示对装焊车间生产过程中半空心自冲铆进行切开后的剖面分析，观察连接后的效果是否良好，避免SPR铆接所产生的如铆钉高度超差、咬边不足、底部破裂和封闭端厚度不足等常见缺陷。

2、自穿铆接SPR设备

3、SPR对钣金件连接的要求

SPR对车身钣金件连接的的工艺要求与普通点焊类似，但由于铝材质的特殊性又有所不同，SPR的铆接关键使用位置是铝制车身车门车口位置处，车门止口处钣金为翻边对接，对边缘预留尺寸与公差有特定要求，下图为铝制车身车门止口处SPR铆接的工艺要求示意图。

4、SPR特点

（1）、可铆接多层铝板，板材总厚度：1.5mm~16mm，底层板材延展率：大于12%；

（2）、自冲铆接头的疲劳寿命远高于点焊接头；

（3）、可实现钢+铝的连接，板材硬度：不大于14MPA UHSS；

（4）、每一个连接点需要消耗一颗铆钉（增加车身重量但并无实质性影响）。

工艺技术难点：SPR属于亨罗布专有产品，钉、模组合：2000/1500 ；针对不同材质、厚度、组合需要大量实物实验选择不同型号的钉/模组合以及压力参数来支持不同铝制白车身的不同位置是否可以使用SPR连接，而且一些特殊位置由于干涉问题，铆抢无法必须采用反铆的情况下，铆接后的性能效果较正铆相差较多。

5、SPR应用案例

目前国内的SPR大多主机厂都在使用，生产铝制车身的生产厂目前在产线自动化设备下使用的如下图车型。

四、热熔自攻丝（流钻FDS ）工艺

1、热熔自攻丝工艺工艺形式

流钻螺钉( Flow DrillScrew, FDS)技术，其原理是利用螺钉的高速旋转产生的热量熔化母材，增加压力打穿母材并在母材上制作螺纹，使两层或多层板料固定在一起。

在过去5年中，许多欧洲汽车厂商开始使用FDS技术，如捷豹XK和X150，奥迪R8、A8、TT Coupe、A6等，欧洲的尼桑、路虎、保时捷、宝马等众多汽车品牌也都引入了FDS连接工艺，上汽通用刚上市的凯迪拉克CT6车型，是国内最早实现FDS钢铝白车身国产化的车型，FDS在白车身上使用多达708个。下图为FDS连接步骤与剖面图。