輕量化推動(dòng)了車(chē)身制造中新的接合工藝的發(fā)展,因?yàn)槭褂脗鹘y(tǒng)的點(diǎn)焊方法無(wú)法再連接新型的混合部件,未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,無(wú)疑需要依靠完全匹配的連接系統(tǒng)。
所謂的“一升車(chē)”大眾XL1車(chē)型只進(jìn)行了小批量生產(chǎn),離巨大的市場(chǎng)成功還十分遙遠(yuǎn)。但是這種超前的兩座車(chē)不僅在油耗這一點(diǎn)上成為了全世界的表率,其車(chē)身也樹(shù)立了新的標(biāo)準(zhǔn):車(chē)身重量只有230公斤,主要由碳纖維增強(qiáng)塑料(CFK)構(gòu)成。業(yè)界對(duì)此深受震動(dòng),不過(guò)如何把混合材料制成的車(chē)身零部件組裝起來(lái),顯而易見(jiàn),這是一項(xiàng)對(duì)技術(shù)人員和連接專家提出的巨大挑戰(zhàn)。
車(chē)輛的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)該既輕盈,又穩(wěn)定安全。“材料組合以及混合建造方式推動(dòng)了連接技術(shù)的進(jìn)步”,德國(guó)奇昊汽車(chē)公司(Kirchhoff)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部經(jīng)理Christoph Wagener強(qiáng)調(diào)說(shuō)。
這家位于德國(guó)伊塞隆(Iserlohn)的汽車(chē)制造商長(zhǎng)期以來(lái)一直活躍于混合結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。在白車(chē)身的結(jié)構(gòu)部件中,鋼和鋁或者金屬和塑料等材料組合已經(jīng)不再罕見(jiàn)。但這絕不表示,原有的成熟技術(shù)就要被淘汰。
Wagener提及,“我們一如既往地還在運(yùn)用咬合、鉚合、旋合等機(jī)械式連接技術(shù)”。點(diǎn)焊和激光焊接等熱連接技術(shù)也屬于完全服務(wù)供應(yīng)商的核心能力,但是點(diǎn)焊明顯具有不足之處,“鋼和鋁的接合不能用焊接的方式。”Wagener強(qiáng)調(diào)說(shuō)。
標(biāo)準(zhǔn)連接方式的撤退?
作為一種成熟的連接工藝,電阻點(diǎn)焊仍然在混合結(jié)構(gòu)的全鋼領(lǐng)域中處于主導(dǎo)地位,但卻不能用于混合搭配的材料接合。位于比勒費(fèi)爾德的接合技術(shù)專業(yè)企業(yè)博爾豪夫公司(Böllhoff)供應(yīng)許多種接合及緊固系統(tǒng),不僅能夠?qū)?,還可以將鋁、鎂、塑料及各種混合材料進(jìn)行長(zhǎng)效接合。從其產(chǎn)品范圍可以發(fā)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)連接件基本不再是核心產(chǎn)品。重要產(chǎn)品則是盲帽鉚接螺母、塑料制的螺栓及螺栓系統(tǒng)、振動(dòng)及聲音耦合連接系統(tǒng)或者用于塑料及復(fù)合材料的螺紋接頭。所有產(chǎn)品均支持機(jī)械式連接工藝,如高速?zèng)_鉚、沖壓鉚合及螺紋連接等。
在有許多人正對(duì)于汽車(chē)制造中的這些趨勢(shì)感到十分高興,這其中毫無(wú)疑問(wèn)地就有Elmar Locher。這位連接技術(shù)專家是一個(gè)家族企業(yè)的代理人,這家企業(yè)在近30年前首次推出其擁有專利的“Tox沖壓圓點(diǎn)連接工藝”后,不斷對(duì)這項(xiàng)通用而靈活的咬合連接技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā):這就是位于魏因加滕的托克斯沖壓技術(shù)有限公司(Tox Pressotechnik)(AMTS 2017 展位號(hào):E2-G08)。
“所謂的Tox咬合連接是一種純機(jī)械的工藝,可以將相同或不同厚度、相同或不同材質(zhì)的板材,以絕對(duì)恰當(dāng)?shù)男螤詈土α炕ハ噙B接”,Locher指出,還可以連接具有涂層或漆層的板材,板材之間可以?shī)A入薄膜或減震材料。在資源保護(hù)和輕量化方面,Tox咬合連接也具有一個(gè)優(yōu)勢(shì):即使是高強(qiáng)度的特種鋼板和混合材料(鋼板、粘合劑、鋁板)也能進(jìn)行連接,而且沒(méi)有任何生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題,并能實(shí)現(xiàn)可復(fù)制的高連接質(zhì)量。
Locher說(shuō):“Tox沖壓圓點(diǎn)連接的連接質(zhì)量非常高,在汽車(chē)制造中,甚至可以用此工藝將沖撞相關(guān)的零部件及組件安全地互相連接。今天,在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中就有200多處應(yīng)用,包括車(chē)身、裝備、內(nèi)飾方面所有可以想到的的零部件和組件。”與螺接、鉚接等其他機(jī)械連接方式相比,Tox咬合連接無(wú)需機(jī)械預(yù)備工作,如鉆孔、沖孔、沉孔等;也不需要任何輔助連接件。另外,這種工藝也無(wú)需使用焊接和硬焊或釬焊等熱熔連接所需的焊劑。還有,Tox咬合連接免去了焊接中不可避免的能源消耗。
工藝研究表明,咬合連接不僅在工藝上,而且在成本方面都明顯優(yōu)于電焊。例如一家德國(guó)原始設(shè)備制造商(OEM)通過(guò)使用咬合連接代替焊接,在零部件方面節(jié)省了66%;而在生產(chǎn)一款日本汽車(chē)的行李箱蓋時(shí),使用Tox咬合連接比沖壓鉚接整整節(jié)省了89%。保時(shí)捷新款車(chē)型Macan 的零部件,也成功地使用了“Tox技術(shù)”。
據(jù)了解,這樣的部件有行李箱蓋和車(chē)頂部位的壓鉚螺母。托克斯公司(AMTS 2017 展位號(hào):E2-G08)對(duì)保證沖壓時(shí)間非常自信,將特種機(jī)床、帶有獨(dú)立控制器的機(jī)器人系統(tǒng)和機(jī)械鉗系統(tǒng)都運(yùn)用到國(guó)際汽車(chē)制造業(yè)的流水線上,確保對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全程監(jiān)控。目前,Tox公司正致力于研究一種新型模塊化的夾鉗:卡箍將由42公斤“塑身”為29公斤。
隨著消費(fèi)者和可持續(xù)發(fā)展政策對(duì)汽車(chē)要求的提升,輕量化的需求也會(huì)越來(lái)越高,將成為未來(lái)十年新能源汽車(chē)發(fā)展的重點(diǎn)之一。