鉆孔工藝參數對接頭質量的影響

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鉆孔工藝參數對接頭質量的影響

Jamie Skovron et al. SAE 2014-01-2241.

編譯：牛妍妍

在汽車工業中，鋁合金與鋁合金之間最先進的專用連接方法是電阻點焊。然而，電阻點焊存在以下弊端：①由于高溫熱結合過程中會產生受熱影響區域，可能會使點焊接頭的結構性能下降；②點焊電極的雙面可接觸性會限制設計的靈活性；③焊縫的不同也會導致生產的不一致性。另外，雖然自穿孔鉚釘得到應用，但是鉚釘和模具組合的不同取決于材料的連接方式，增加了處理的復雜性。近年來，結合摩擦鉆孔技術和螺紋成型技術的螺釘產品逐漸進入了市場。

這類螺釘不受雙面通過性限制，通過使用最小的熱能，由一側經機械熱壓到達另一側來擰緊螺絲。摩擦鉆孔和螺紋成型過程是一個自動連續的過程，稱之為“FDS”。此時，螺釘作為工具和緊固件，可以將多材料進行結合。該過程螺釘通過旋轉產生的摩擦力刺穿并擠出材料，通過擠壓形成螺紋，然后用螺絲刀擰入緊固件，施加扭矩使兩材料安全地結合在一起。

將接頭幾何形狀作為緊固件力和鉆孔速度等工藝參數的函數來表示質量設計空間，探究可行設計空間對接頭質量的影響，并通過強度測試來驗證結果。初步篩選試驗證實，緊固件力對頂部或底部材料的偏轉具有顯著的影響，得出了預緊力是擠出高度的函數。

隨著燃油經濟性標準的不斷提高，汽車制造商逐步嘗試在車輛結構中摻入更大百分比的輕質材料。FDS過程的螺釘單側通過性連接可使設計人員在不考慮雙面連接情況下將不同的材料進行多層連接，可有效減輕質量，實現輕量化，提高了接頭連接的可能性。