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。那么，這些連接技術都有哪些約束條件呢，這幾個連接技術中，哪個將成為鋼鋁混合連接的趨勢性技術呢？今天就讓我們一起來看看吧。

工藝約束條件

目前的工藝水平而言，SPR、FDS及RSWA這三種連接技術的設備連接兼容性較差，比如ES8前期規劃的SPR焊槍多達134套，FDS設備多達32套，而RSWA也接近50套，此三種工藝為ES8車身的主要連接工藝。

圖1 蔚來ES8連接技術

1 SPR自沖鉚

自沖鉚連接的工藝過程包括四個階段：夾緊→沖裁→擴張→沖鉚。從它的工藝過程不難看出，這是一個雙面的工藝，目前最常用的釘子是φ3mm和φ5mm兩種直徑規格。

SPR沖鉚完成后會在鈑金的表面形成一個紐扣形狀的結合部，根據規格不同，紐扣的大小和高度大致如圖2所示。

圖2 SPR自沖鉚后紐扣的尺寸

φ3mm鉚釘一般用的鉚鼻直徑至少為16mm，φ5mm鉚釘一般用的鉚鼻直徑為18mm。再算上一些鈑金件原有的誤差及機器人操作所帶來的必不可少的誤差，一般要求φ3mm的SPR保證有21mm的搭接邊，φ5mm的SPR保證有23mm的搭接邊，如圖3所示。

圖3 SPR鉚釘對搭接邊尺寸的要求

除此之外，我們可能還會關注SPR鉚接的邊緣尺寸，一般要求φ3mm的SPR邊緣至少有6mm的寬度，φ5mm的SPR邊緣至少有8mm的寬度。也有人將這個規律總結為邊緣尺寸＝2＊鉚釘直徑，如圖4。

圖4 鉚釘據邊緣的尺寸

圖片來自亨羅布

2 FDS流鉆螺釘

流鉆螺釘的工藝過程包括六個階段：旋轉（加熱）→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固。這是一個單面連接工藝，目前最常用的釘子是M5＊20和M5＊22這兩種規格，據稱有M5和M6系列，最近還有M4系列被開發出來。奧迪A8－D4一共使用了632個FDS螺釘（D5使用量為885個）來連接車身，圖5中的螺釘為M5＊20規格。

圖5 奧迪A8－D4使用FDS

由于FDS在實質上是一種自攻螺絲，要求與鈑金進行螺接，故FDS對平面的平面度有一定的要求，目前主要用于平面與平面的連接。

FDS又名熱融自攻絲，其原理確實是通過高速旋轉將高強鋼、鋁合金等金屬加熱到了熔融狀態，當材料強度高于某個級別時，就實現不了了，此時會要求在上層板件中開預制孔。強度低于350MPa時無需預制孔的最大總厚度為2mm，350－600MPa時無需預制孔的總厚度為1．5mm，大于600MPa總厚度應小于1．0mm才無需預制孔，如圖6所示。

圖6 FDS預制孔與材料強度的關系

圖片來自毅結特

由于采用了一個實心的釘子，其工藝完成后，鉚釘正反面均有較大的凸起保留。釘頭部分大約有2－5mm的凸起，釘子腿部的長度有接近10mm左右，據稱寶馬為了不讓這個突出的尾部影響空腔的聲音模態，將FDS的釘子尾部部分做了切除，足見尾部的凸起長度是挺長的，這就導致FDS設計時要求空腔足夠大，不同方向的釘子也要注意防止干涉。

圖7 寶馬8系前縱梁內外露的FDS釘

3 RSWA鋁點焊

點焊我們再熟悉不過了，但對于鋁點焊，目前只能用于連接鋁板與鋁板。若需連接鋁型材，可以選擇FDS；若想連接鋼與鋁，可以選用EJOWELD摩擦塞鉚焊，將釘子作為一個鋼件并與下層的鋼焊接。

圖8 鋁點焊用于鋁板的焊接

產品設計時，需要滿足鋁點焊的加工空間要求，有足夠的翻邊和空間，以方便焊槍的操作。

圖9 鋁點焊空間示意

圖片來自江淮吳青云

鋁點焊需要采用大端面的電極，同時考慮到電極壓力，電極不能有超過5°以上的夾角，同時也保證了對中性。

圖10 鋁點焊的電極對中性要求

圖片來自森德萊

工藝選擇規范

SPR、FDS及鋁點焊是目前鋼鋁混合車身連接最熱門的三種工藝（除了膠接這種萬能連接之外，膠這個東西比較懸，很難標準化），上篇中有介紹，SPR及RSWA應用于機蓋的連接。對于是自沖鉚或者是鋁點焊，紐北覺得都可以，SPR的強度肯定比點焊的高，但也較貴。顯然鋁點焊只能用于機蓋的加強板也是鋁板，若加強板是鋼制的，那就只能SPR了。

1 SPR自沖鉚

鉚釘的選型，是一個技術活！目前能確定的是：φ3用于2層總厚小于4mm；φ5用于2層或多層總厚小于10－14mm。

圖11 SPR鉚釘選型方法

材料組合來說的話，SPR連接的板材上層要求刺破，下層要求不破并彎曲形成紐扣。所以建議SPR釘子設計時從薄到厚、從硬到軟、從鋼到鋁，并且要求薄板厚度不低于總厚1／3，底層材料的延伸率大于12％（底層最薄鋁1．0鋼0．8）。（如果一樣厚度的鋁板與鋁板，這就很不好抉擇了，所以建議不要用來連接一樣厚度的鋁板）

圖12 各種SPR鉚接案例

2 FDS流鉆螺釘

流鉆螺釘，這是個單面工藝。目前可見的或者說量產的，會采用FDS的場合都是用來連接封閉的型材。對于前縱梁這么大的空腔，問題不大，若是對于一些狹窄的區域或中部帶有大量加強筋的部位，FDS就比較容易干涉了。

圖13 FDS應用范圍

FDS一般都涂膠，若有預開孔，涂膠需避開開孔位置至少15mm以上。FDS的螺接對板材的搭接方向也遵循“上薄下厚”、板材強度“上弱下強”的原則；FDS要求搭接邊的寬度大于20mm以上，避免打偏或搭接邊的變形過大。

3 RSWA鋁點焊

鋁點焊的設計規則與鋼點焊類似，需注意的是要保證焊接面的平整性及焊槍焊接時的對中性與垂直。焊接后最重要的是焊接的焊核尺寸，如圖14為部分推薦的焊核尺寸。

圖14 鋁點焊推薦的焊核尺寸

總結

在眾多的鋼鋁車身連接技術中，SPR、FDS和RSWA是最有潛力的三種連接方式。SPR可用于連接不同的材料，FDS可用力連接封閉截面的型材和鋁鑄件，RSWA可低成本的完成鋁板的連接工作。

中篇的內容，我們詳細對比了三種主要的鋼鋁連接技術，看清了SPR、FDS和RSWA不同的工藝限制和最主要的設計要點。關于連接技術的大匯總也已完成近半，下篇將會對比各種連接的數量。

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