汽车车身轻量化材料无铆冲压 连接技术的研究进展

何聪 崔艳宾

摘 要：随着基础材料技术的不断发展，具备更多优势的材料不断的更新换代，各个制造业也需要根据自身情况进行材料的更新换代。在汽车车身制造领域，通过轻量化材料的引进和使用，降低车体质量，提升车辆的能源效率，是未来汽车行业发展的一个主要方向。但是利用轻量化材料进行汽车车身制造有着一些难点，车身轻量化材料的无铆冲压连接就是一个正待优化解决的难点。本文通过对无铆冲压连接技术的内容、特点、影响因素进行了分析，探讨无铆冲压连接技术的发展情况和未来的发展趋势。

关键词：汽车车身;无铆冲压;轻量化材料

0 引言

汽车的轻量化是未来汽车发展的方向之一，因为轻量化能够降低汽车行驶的能耗，降低有害气体的排放量，提升汽车的性能，优化汽车的绿色环保效率。汽车车身采用轻量化材料进行无铆冲压连接，可以保证车身美观结实的同时，降低汽车整体重量，提升能源利用效率。

1 无铆冲压连接技术

（1）无铆冲压连接。无铆冲压连接结束主要是通过特制的模具将使用的板材进行挤压，使其产生一定程度的形变，这个过程利用了材料的塑性流动特点，根据一定的计算，将材料压入固定好的模具之中，形成需要的几何形状，让板材和板材之间互相衔接，形成具有正常板材强度的连接点。无铆冲压技术进行板材直接的衔接，不需要加入铆钉，能更保证加工工件表面的完整性和平滑性，不会破坏工件表面的镀层，能够很好的符合许多加工工件的需要。在当下多材料车身制造的需要下，能够很好的将不同的板材互相连接在一起，比如铝合金、镁合金钛合金以及一些其他的复合材料，这些材料往往难以利用焊接技术进行连接，这时就需要无铆冲压技术进行连接。无铆冲压技术主要应用在车身的车门、发动机罩、车顶板、行李舱盖以及一些由镀锌钢板进行连接的汽车车身。这种技术当前已经初步成为汽车轻量化发展的有效工艺，应用在越来越多的地方，越来越受到人们的重视。

（2）无铆冲压连接过程。无铆冲压技术的主要流程：定位、初期压入、挤压成形、铆接接头保压、退模。这五个流程是无铆冲压技术的核心。首先是通过冲压丫头以及凹模给需要进行冲压连接的板材进行定位，保证其连接中心处于模具的中轴线上，然后进行冲头的压入，冲头下压的过程需要对冲头圆角周围的板材进行弹性压缩，之后就要通过模具和板材之间的挤压，使得材料进行塑型流动，填满整个凹槽，形成形变过程，形变过后，为了避免板材的回弹，需要保持一段时间的压力，最终让形变定型，最后抬起冲头和模具，完成整个无铆冲压连接的过程。

2 新型无铆连接技术

传统的无铆连接技术是没有加热过程的，速度快、成本低，并且不会额外的增加冲压连接模板的重量，但是其最大的缺点是在连接接头的地方有凸起，这个问题意味着无铆冲压连接得到的产品没有办法应用在产品的外表面或者一些功能性的表面。因此就需要对传统的无铆冲压连接进行改进，形成了能够适用于外表面的平点无铆冲压连接。

平点无铆冲压连接技术是由德国开发的一种技术，在连接工件的模具上，增加了压边圈这一部件，进行冲压冲头的挤压时，板材会受到压边圈和冲头，形成接头底部平整的挤压面，这样就能够将无铆冲压连接技术应用在汽车车身制造，保证外表面的平整光滑。

3 轻量化材料的无铆冲压连接

轻量化材料是指镁合金、铝合金等轻金属合金材料，特别是现在汽车车身的轻量化是汽车制造的主流发展方向，对于轻量化材料的应用尤为的多，但是轻量化材料的多样化使得其进行不同部位的铆接变得非常困难，因此就需要专门的连接技术针对性的进行连接。

无铆连接技术可以有效的连接这些多样化的轻量化材料，使得利用这些轻量化材料作为车身材料的方案成为可能。当然，不同的材料也需要不同的铆接环境和方式，比如预冲孔无铆连接技术，剪切冲孔无铆冲压连接技术，还有专门应对低塑型的镁合金、高强度钢的无铆冲压连接技术，比如加热提升塑型等等。有些材料其塑型在常温条件下很差，不能直接进行无铆冲压连接，这样会使得接头出现裂缝，甚至是断裂。这时就需要通过外界的热源进行材料的加热，增强材料的延展性，在达到一定的温度后，再继续进行冲压连接，这个时候，能够使得其很好的进行冲压塑型，提高压比压变流程的时间，将其形变固定下来，这样就能够更好的完成整个材料的冲压连接过程。

4 无铆冲压连接的核心问题

无铆冲压连接的接头凸起导致其连接的材料表面有一定程度的凸起形变，限制了其应用的领域，并且无铆冲压连接技术之中使用的接头强度不够高，很容易出现断裂的问题，需要频繁的更换维护冲头，这就要求无铆冲压技术在这两方面进行不断的改进和完善，是轻量化材料的无铆冲压连接充最关键的问题。

无铆冲压连接技术受很多因素的影响，其中连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进行冲头冲压时出现断裂、损伤，保证材料的强度，例外好的可塑性是充分保证连接是否稳固，不会弹回的重要保证。特别是在当下多样化的材料，其中应用于汽车车身的轻量化材料就有比较差的可塑性，这些特性导致了在正常条件下很难通过无铆冲压技术进行连接，极易发生断裂。不同材料之间的无铆连接也是一个比较重要的问题，不同的可塑性和强度使得连接更加的困难，这需要更加严密的技术手段进行控制，如何更好的连接这些应用在汽车车身上的多样性轻量化材料，仍然是一个需要我们不断实践探索的区域，需要我们不断的通过实际的操作，不断的改进无铆冲压连接技术的各个环节，提升该技术在未来的应用空间，为不同轻量化材料的无铆连接提供更好的帮助。

5 总结

未来汽车的发展一定会走向轻量化、节能化，这样才能够更好的满足当前能源短缺、环境破坏严重、人们节能意识强的局面，更好的适应当下的市场环境，让车辆制造企业得到更长远的發展。进一步的加大对汽车车身轻量化的研究，解决轻量化材料的无铆冲压技术难点，推动我国的汽车制造业的发展，为我国制造更加节能环保、更加安全可靠汽车做出贡献。

参考文献：

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