【連接技術】鋼鋁連接技術哪家強(上篇)
前面的連接技術文章介紹了各種鋼鋁連接的技術,包括激光焊接、自沖鉚接、鋁點焊、攪拌摩擦焊、無鉚連接等,那么,哪些是鋼鋁混合車身的主流連接技術,哪些能最終得到大量推廣呢?這幾種連接技術的設計要點和注意事項有哪些呢?

圖1 連接技術匯總
鋼鋁車身比例
最近有中科院的朋友問我,目前鋼鋁混合車身的比例大概是多少?這個問題我也想知道呢,剛好最近整理好了十幾年的ECB資料,我們統計一下吧。2009年至2018年這10年共107個車型,純鋼27款,鋁合金10%以下38款,鋁合金70%以下28款,90%以下8款,90%以上有6款。

圖2 全鋁車身占比
換言之,若我們定義90%鋁合金用量的為全鋁車身,那么目前全鋁車身占比為6%,全鋼車身占比為25%,鋼鋁混合車身占比約70%。顯然,鋼鋁混合車身是個趨勢。圖3展示的是鋼、鋁、塑料用量的趨勢。

圖3 車身用材變化趨勢
資料來自北汽-葛俊
鋼鋁連接種類
前面我們論述過,鋁合金在車身上的應用最先開始的是機蓋和前防撞梁。

圖4 鋁合金在車身上的應用趨勢
下面我們一起來看看機蓋的各種連接技術。
SPR自沖鉚

圖5 自沖鉚的捷豹I-Pace機蓋
Clinch無鉚

圖6 無鉚的寶馬8系機蓋
RSWA鋁點焊

圖7 鋁點焊的CT6機蓋
BR抽芯拉鉚

圖8 抽芯拉鉚的英菲尼迪QX50機蓋
FSW攪拌摩擦焊

圖9 攪拌摩擦焊的普銳斯機蓋
同樣是一個鋁機蓋,居然有5種不同的連接方式,我們不得不贊嘆人們的巧奪天工。(當然,這個人們包括苦逼的設計工程師們)
成本
不管是黑貓白貓,能捉貓的就是好老鼠。各種連接技術也一樣,只要能完成零件的連接,滿足性能要求就是一種好的連接技術。但是,成本也是決定連接種類的關鍵因素。
下面我們一起來分析分析各種連接技術的成本:
①Clich無鉚連接是速度最快最經濟的連接方式,因為它無需外加連接體;
②SPR自沖鉚是能連接包含鋼鋁鎂碳纖維在內各種材料的“萬金油”,同時它需要一個釘子;
③FSW攪拌摩擦焊目前來說是鋁材之間最好的選擇,鋁型材的電池箱體都用它連接;
④RSWA鋁點焊將是走量車型的最佳選擇,因為它適合機械化操作(我們一直用的都是點焊,自從點焊被發明出來,我們就覺得它最好)。
這些結論也不是紐北瞎編的,圖10大致做了橫向對比。

圖10 連接效率與成本的關系
經驗告訴我們,鋁合金的吸能效果很好,而且鋁型材是做梁類零件的最佳選擇,當然,封閉截面最好了。FDS流鉆螺釘技術派上用場,FDS的國產之路還有一段,目前它的設備主要依靠進口。

圖11 寶馬8系前縱梁
說到具體成本,很多人想看看鉚釘、設備的價格,下面盜個圖,連接交流群里來的。供應商反饋,釘子的價格主要還是看車型的使用量,大頭還是連接設備以及產線的柔性程度。

圖12 連接件成本
總結
要看透鋼鋁車身的連接技術趨勢,首先應清楚混合車身的趨勢,再了解各種連接技術的具體實施方法及用量,更深層次的還需了解各種連接技術的工藝及產線布局。
上篇的內容,我們簡單談談鋼鋁車身有多少,有哪些主流連接技術并簡單介紹下成本。下篇,紐北將為大家橫向對比SPR、FDS、鋁點焊的工藝約束條件、失效模式及應對措施。如果時間來得及,將分享歷年ECB會議各連接方式的具體用量,從而看清,連接技術到底哪家強。
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