車身Clinch 工藝的返修方法研究

上汽通用汽車有限公司武漢分公司 潘 飛，楊中秋，賴永秋

1 Clinch連接方式及優點分析

傳統點焊在鋼板連接方面暴露出來的問題較多，譬如，連接可靠性差，很難連接多層板件及有鍍層的板件或鋁、銅及不銹鋼板件；無法連接噴漆板件、不同標準的板件、厚度差異大的板件及有中間夾層的板件；破壞了連接點處板件的表面鍍層，損傷了連接點處抗銹抗腐蝕能力，造成連接點處板件熱變形，從而造成連接點處應力集中，導致連接點的動態疲勞連接強度差；使用熱加工方式破壞鍍鋅板表面鍍層，導致板材防腐性能下降；等等。Clinch連接方式是德國TOX公司開發的一種板材沖壓連接方式，采用TOX氣液增力缸式沖壓設備及TOX專利標準連接模具，在一個氣液增力的沖壓過程中，依據板件本身材料的擠壓塑性變形，而使2個板件在擠壓處形成一個互相鑲嵌的圓形連接點，由此將板件點連接起來。此種工藝可將不同材質、不同厚度的2層或多層板件連接起來，其動態連接強度為點焊的2倍～3倍，連接可靠性極高；可無損傷在線檢測連接點的連接強度；不損傷工件表面，無隨機連接變形；能簡便實現多點連接，效率極高；應用范圍更廣，不同材質、不同板厚、不同表面狀態的工件均可連接；連接費用為點焊的 40%～70%；連接加工過程可實現連續的在線實時監控及數據存儲和處理等。

2 Clinch工藝主要缺陷及返修方法研究

Clinch工藝相比較傳統電阻點焊有著諸多優勢，但其外觀特殊且美觀，在缺陷返修方面相對于電阻電焊來說要求較高。Clinch工藝最常見的缺陷為虛鉚（不滿足鉚點力學要求）、漏鉚及鉚點開裂（圖1）。找到一種好的返修方法對于Clinch工藝的大量運用有著極其重要的意義。

以別克英朗車前蓋為例，前蓋的板材厚度組合共有2種（前蓋加強件板厚1.2 mm和0.6 mm與內板板厚0.5 mm配合），分別要求拉伸強度＞500 N，剪切強度＞1 500 N及拉伸強度＞400 N，剪切強度＞900 N。

2.1 采用MIG焊塞焊返修

圖1 Clinch工藝鉚點開裂

對于內外板未拼合的情況下，若出現虛鉚或者鉚點開裂的情況，則可采用弧焊進行返修。筆者實驗采用在鉚點背面的凹槽內采用MIG焊塞焊的返修方法進行返修，返修后將正面表面處理平整即可，圖2所示為補焊前后Clinch連接的狀況。

返修后，筆者對鉚點進行拉力試驗驗證其力學強度是否滿足產品需求，采用板材剪切試片鉚接后進行拉伸及剪切力實驗（圖3）。由于實驗屬于破壞性實驗，無法驗證返修前后同一試片的數據，通過對同樣條件下的試片分別進行正常實驗3組，補焊返修后實驗3組，從表1所列的試驗數據可以看出，通過MIG焊塞焊返修后clinch連接的力學數據完全能達到產品要求，且普遍數據大于返修前樣本，由此可見，該返修方法能夠滿足clinch工藝的返修要求。

2.2 采用抽芯鉚釘返修

圖2 Clinch連接采用MIG焊塞焊返修前后的狀態對比

圖3 拉伸及剪切力實驗

對于內外板已經合拼后發現的缺陷，可采用抽芯鉚釘在Clinch連接點周圍或者Clinch連接點上進行返修。圖4所示為返修后的狀態，在外觀滿足要求的情況下，需要達到產品對剪切力及拉伸力的要求。

筆者實驗采用的抽芯鉚釘頭直徑為4 mm的鋁制鉚釘，返修后的拉伸及剪切數據見表2所列，可見采用抽芯鉚釘返修后的鉚點力學實驗數據均能達到產品要求，返修方法可靠。

表1 MIG焊塞焊返修后的力學數據

圖4 采用抽芯鉚釘返修后的前蓋

表2 采用抽芯鉚釘返修后的力學數據

根據筆者實驗結果可知，針對整車Clinch工藝缺陷的返修，可采用抽芯鉚釘的方法進行，但在返修前需確認鉚釘性能能夠達到產品的力學強度，保證工藝要求。Clinch工藝在目前汽車行業整體降本增效的大背景下將得到更廣泛的運用。