演讲单位：
上汽大众汽车有限公司
演讲主题：
铆接技术在铝制件连接上的应用
相关信息
以下为“上汽大众自穿刺铆接技术在新能源汽车上的应用”相关介绍
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SPR的连接类型
SPR可实现铝材（铸铝、型材、板材）间的连接，也可实现钢材之间的连接，甚至是镁、铜、非金属材料和夹层材料之间的连接。如图1所示为汽车上常用的SPR连接类型。
图1 常用的SPR连接类型
a）钢1.0mm/钢1.0mm b）铝1.2mm/钢1.0mm/铝1.2mm c）铝3.0mm/铝3.0mm
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SPR铆钉硬度及尺寸
SPR连接的铆钉通常有钢制材料和铝制材料两种类型。汽车行业通常使用的铆钉基本为钢制材料，其硬度范围见表1。硬度的选择，根据连接对象的材料性能确定。
铆钉的类型有许多种，如盘头型、沉头圆顶形、沉头形等（见图2）。新能源汽车上常用3mm和5mm规格的沉头圆顶形铆钉，如图3所示为5mm规格φ5.3mm×5.5mm尺寸的沉头圆顶形铆钉的结构。
表1 SPR铆钉硬度
图2 SPR连接铆钉
图3 沉头圆顶型5mm规格铆钉
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SPR常用铆钉表面保护
SPR连接工艺的铆钉通常要经过表面处理来提高抗腐蚀能力。
铆钉表面处理的种类有很多，常用的表面处理有如下三种：
（1）表面锌层涂覆处理 满足96h盐雾试验，适用于铝合金材料搭接连接；可接受后续喷漆最高烘烤温度180℃。一般应用在腐蚀低风险区域，如车身内板、衣帽架等区域。
（2）表面锌和铝涂敷处理 满足240h盐雾试验，可接受后续喷漆最高烘烤温度400℃。一般应用于腐蚀中等风险区域。
（3）表面锌镍涂敷处理 满足480h盐雾试验，可接受后续喷漆最高烘烤温度400℃。一般应用于腐蚀高风险区域，如前轮罩（铸铝）与上纵梁（钢）连接区域。
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SPR的铆接布置要求
SPR铆接工艺和传统点焊工艺相似，需要一定的铆接空间以及足够的法兰宽度。一般而言，SPR连接设计时，由于铆接设备C形钳结构决定不宜铆接封闭腔体，因此设计时要避免封闭腔体结构（见图4）。由于C形钳在铆接点处不受干涉，故需避免垂直的法兰边，确保铆接钳能接触到铆接点（见图5）；最后还需预留凹模和C形钳的活动空间，保证零件能够脱模并移开（见图6）。
图4 SPR避免封闭腔体
图5 SPR避免垂直法兰边
图6 SPR设备移出空间避免垂直法兰边
SPR铆接工艺对铆接点处的法兰宽度、距离板材边缘的长度以及铆接点间距有一定的尺寸要求，过窄的法兰边以及过近的板材边缘距离，铆接后容易使钣金裂纹，导致连接失效。根据在某新能源汽车上的使用经验，两铆接点之间的间距需要保持最小30mm，其详细铆接位置尺寸需求见表2，铆接位置需求如图7所示。
表2 SPR铆接位置尺寸需求 （单位：mm）
图7 SPR铆接位置需求
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SPR在新能源汽车上的应用
新能源汽车由于轻量化的需求，在车身上大量运用铝合金零件，SPR钢-铝的连接以及铝-铝的连接非常多。某款新能源汽车，前减振器支座为铸铝件，周圈钣金为传统的钢制件，此处的整圈连接采用SPR铆接技术。车身前后车门是优质的减重部件，除了防撞横梁以及上铰链安装板为钢制零件，其他的车门内外板及加强板板均为铝制件，其连接方式均采用SPR连接（见图8）。
图8 车门铝板之间SPR连接
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SPR连接的防腐保护选择
同种铝合金零件之间的SPR连接，零件表面无需作特殊防腐处理，仅需要对钢制铆钉进行表面处理。处于干区的铝合金零件之间的SPR连接，铆钉表面要涂锌处理，要满足96h中性盐雾试验；处于湿区的铝合金零件之间的SPR连接，铆钉表面要锌镍合金涂覆处理，要满足480h中性盐雾试验。
钢-铝异种材料零件SPR连接，钢材与铝材之间匹配会存在电化学腐蚀。根据在某新能源汽车上的研究，处于干区的SPR连接，钢制零件表面要镀锌处理。对于处于湿区的SPR连接，目前有两种方式处理此问题，一种方法是对钢制零件镀锌并作电泳处理，另一种方法是钢制零件镀锌并与铝合金零件之间涂胶水[3]。钢制零件电泳处理方法主要适用于钢制零件与铝合金件大面积接触的匹配方式，涂胶水方案主要适用于钢制零件与铝合金零件条状接触的匹配方式。
如图9所示是某新能源汽车上SPR钢-铝连接的应用，前减振器支座是铸铝件，上纵梁是钢制钣金，在钢铝匹配区域涂刷胶水，通过胶水隔绝铝板与钢板，从而避免电化学腐蚀，提高防腐能力；此连接区域是湿区，为避免铆钉与上层钣金间隙处滞留水渍，长时间侵润会加速钣金腐蚀，需要在铆接头上部区域喷涂PVC保护，确保此处的防腐性能。
图9 铝制减振器支座与钢制钣金SPR连接
如图10a所示为某新能源汽车前门铰链安装板处的SPR连接。通常前门有十万次开关耐久试验，对于铰链连接处强度要求很高，铝制安装板一般难以达到要求，为此铰链安装板采用钢制板材，而车门内板和其加强板采用铝制板材。此处两零件大面积接触，胶水不能保证均匀涂敷，不能可靠地避免钢铝电化学腐蚀。对于此种类型
对于干区位置的钢铝S P R连接，对钢板不做特殊表面处理要求。如图13b所示为某新能源汽车在车内衣帽架区域的SPR连接，固定支架为钢制镀锌件，横梁为铝制件，通过SPR直接连接，支架未作前处理，两板之间不需增加胶水等隔绝措施。
图10 SPR连接防腐保护
a）铰链安装板SPR连接 b）衣帽架SPR连接
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