在緊固件行業(yè)有一種熱融緊固技術(shù)，不需要預開(kāi)孔，在封閉型材下可以直接攻絲實(shí)現連接，在汽車(chē)行業(yè)如寶馬、奔馳和奧迪都在用使用這種技術(shù)，而且應用越來(lái)越多。那這究竟是怎樣的一種技術(shù)呢?有怎樣的優(yōu)勢和特色呢?    首先想跟大家介紹一個(gè)概念，“流鉆螺釘”工藝（別稱(chēng)：熱融自攻絲/熱融緊固系統）。英文中有的翻譯為Flow drill Screws（FDS），也有翻譯為FlowForm Screws（FFS）,而“流鉆螺釘”則指代的是一種高速旋轉、自攻絲最后擰緊的連接工藝。該工藝可以在較小變形的情況下實(shí)現單邊連接，且為一種可拆卸的緊固方式。

       熱融緊固技術(shù)是一種通過(guò)設備中心擰緊軸將電機的高速旋轉傳導至待連接板料摩擦生熱產(chǎn)生塑性形變后，自攻絲并螺接的冷成型工藝。

再仔細通過(guò)下面這個(gè)圖，看一下擰緊螺釘的動(dòng)作。

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       在擰緊過(guò)程開(kāi)始時(shí)，熱融螺釘置于無(wú)預先鉆孔的鋁板或薄鋼板的表面，高速旋轉的螺釘向工件表面施加高下壓力，同時(shí)產(chǎn)生極高的摩擦熱，融化金屬。隨后，螺釘頂端穿透材料，形成穿孔，并逐漸開(kāi)始攻螺紋，一旦螺紋形成，螺釘按照預設的扭矩進(jìn)行擰緊。熱融緊固連接工藝步驟與過(guò)程說(shuō)明，包括六個(gè)階段：旋轉（加熱）→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固。

        在初始階段，高速旋轉的電機驅動(dòng)螺釘接觸工件表面，并施以向下的軸向壓力（軸向力最高可達1.5kN，旋轉速度最高可達8000rpm），螺釘頭部與鈑金件表面摩擦并產(chǎn)生高溫，這個(gè)溫度基本上在600～900 ℃之間，螺釘附近區域金屬迅速軟化，加熱的材料沿著(zhù)鉆頭錐度往上延伸。

        FDS螺釘穿透材料時(shí)，大部分熱熔的鈑金件材料會(huì )流向鉆孔下部形成一個(gè)厚度1~3倍的金屬襯套，襯套內表面在FDS螺釘螺桿螺紋的作用下，形成嚙合螺紋并擰緊。整個(gè)加工過(guò)程只需1~6s，即可完成緊固的連接效果，扭矩可以達到15Nm。    同時(shí)，FDS釘子在緊固到位后，將會(huì )保持一段時(shí)間，在旋轉扭矩作用下，產(chǎn)生一個(gè)預緊力，可以提高螺紋連接的可靠性、防松能力和螺紋的疲勞強度，增強連接的緊密性和剛性。

擰緊后的效果

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螺釘特寫(xiě)

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        問(wèn)題來(lái)了，現在汽車(chē)行業(yè)的連接技術(shù)也很多，為什么還要用這種連接方式呢？

    現在越來(lái)越多的汽車(chē)公司開(kāi)始應用鋼鋁混合車(chē)身骨架結構，使用鋁型材、鋁沖壓件、鋁鑄件，以及碳纖維等工程塑料和復合材料類(lèi)部件，結合各種超高強度鋼板，替代傳統鋼板構件或組件，實(shí)現車(chē)身框架結構的輕量化和高強度。

        在汽車(chē)工業(yè)，連接鋁材的主要方式有傳統的機械緊固SPR（自沖鉚接技術(shù)）和電阻點(diǎn)焊RSW。SPR是一種穩健而且可替換的工藝，但是由于需要很多種鉚釘-鉚模組合，設備費用昂貴；電阻點(diǎn)焊雖然技術(shù)成熟，經(jīng)濟性高，但是受限于不能連接異種金屬。這2種工藝都要求雙邊可達，這使設計受限嚴重。

所以，熱融緊固件的技術(shù)是應運而生。下面這張圖是描述的熱融緊固技術(shù)的優(yōu)勢。

    無(wú)需預沖孔、單面連接、可以完成鋁件與鋁件、鋁件與鋼件的相互緊固連接

柯馬機器人配合熱融緊固系統

    許多歐洲汽車(chē)廠(chǎng)商早已經(jīng)開(kāi)始使用熱融緊固技術(shù)，如捷豹XK和X150，奧迪R8、A8、TT Coupe、A6等；歐洲的尼桑、路虎、保時(shí)捷、寶馬等眾多汽車(chē)品牌也都引入了該連接工藝；上汽通用剛上市的凱迪拉克CT6車(chē)型，實(shí)現首次鋼鋁白車(chē)身國產(chǎn)化，糅合了11種不同材質(zhì)，也大量使用了這種連接技術(shù)。

        FDS釘子使用特殊配方的硬質(zhì)合金材料制成，該種螺釘的采購主要還是以國外進(jìn)口為主，雖然國外很多車(chē)企都采用這種緊固技術(shù)多年了，但是國內自主品牌車(chē)企使用甚少。

摘選自螺絲與螺帽公眾號