新能源汽车轻量化结构连接技术探讨

汽车轻量化是在满足结构刚度、强度、耐久性、振动噪声、被动安全性和成本的前提下，通过合理选材、合理结构、合理工艺，充分发挥各部分承载、加强、吸能等作用 一、主流轻量化连接工艺 •焊接 •机械连接 •胶接 二、轻量化连接材料类型与优缺点 •铝合金、镁合金等轻质金属材料 •钢等高强材料 •碳纤维和复合材料等 •以上三类材料互连 三、汽车轻量化结构连接要求 强度   刚度  耐久可靠性  耐腐蚀性  工艺性 经济性等 四、汽车轻量化结构机械连接类型及连接力学特征 实体厚实结构       局部强度及耐久性加强 框架（型材）结构       发挥整体刚度效应下的局部强度加强 板（壳）结构       面与面连接局部强度与耐久性加强 铝合金机械连接工艺及应用 一、板（壳）结构连接工艺 薄板（壳）结构连接最主要解决连接点与载荷相匹配的强度和耐久性，而厚板结构连接主要解决局部强度加强与局部连接结构形成 1、薄板无铆钉铆接 （1）适用易变形材料连接，如铝 （2）不需要预开孔 （3）单步工艺，高效 （4）铆接点静态强度、疲劳强度较低 （5）需要专用工具 2、薄板自冲铆铆接（SPR） （1）适用异种材料连接，如铝、钢、复合材料 （2）可铆接涂层或镀层板材，不损伤涂镀层 （3）可以连接难于铆接的板材，如铝板 （4）不需要预开孔; （5）铆接点静态强度、疲劳强度高 （6）接头具有良好的气密性和抗腐蚀能力 （7）单步工艺，高效 （8）需要专用工具。 3、薄板流钻螺接工艺（FDS） （1）适用于超高强钢、铝镁合金、复合材料在内的异种材料 （2）无需预开孔的单面连接 （3）不仅适用于板材，也用于铝型材、铸铝件 （4）可拆卸返修 （5）密封性好; 动态承载性能好 （6）设备系统成本高、铆钉成本较高 （7）正面铆接方向需较大进枪空间，连接时需高强刚性支撑 （8）操作时间长，约为5 ～8 s （9）正反面大凸起影响车身设计制造，大量使用会增加车身自重 （10）接头的防腐蚀能力会降低。 4、厚板高强度连接 二、框架（型材）结构连接工艺       框架（型材）结构连接最主要解决连接件使框架刚度和强度得到充分保障，同时，加强局部强度。 三、实体厚实结构连接工艺 四、其他用途连接技术 铝合金机械连接技术发展面临的问题与创新途径 一、铝与异种材料结构连接 1、异种材料结构物理性能（如膨胀系数、力学性能）相异带来的连接耐久可靠性问题 2、同种材料构件在不同温度下加工以及制造误差对紧固件装配质量的影响 3、克服碳纤维材料各向异性和扩展性脆裂问题的连接技术难题 4、铝等 轻质材料连接副及其相关设计、试验技术规范研究 二、铝合金机械连接技术创新途径 •连接结构的原始要求的提出 •连接要求的理化，特别是力学本质的认识 •连接技术思路的科学性与可能性 •技术实现的工艺性与经济性 •技术与产品结构形式原始创新 •产品设计、制造方法和性能试验方法及标准化