汽車車身鈑金修復(fù)技術(shù) 課件 項(xiàng)目九車身冷接和技術(shù)

項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)一、折邊連接簡介將外板延伸至內(nèi)板邊緣之外的部分向后折回到內(nèi)板的上方產(chǎn)生重疊接合，并且將所述邊緣相互擠壓，該連接方式被稱為折邊或卷邊連接，如圖9-0-1所示。為了將水分阻隔在板件空隙之外并且防止腐蝕，在外板的邊緣和內(nèi)板的相鄰表面之間需要密封，折邊連接通常與膠粘連接配合使用，內(nèi)板和外板的間隙中涂抹需涂抹密封膠，如圖9-0-2所示。圖9-0-1折邊連接

圖9-0-2折邊連接與膠粘連接配合使用項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)在車身中，折邊連接存在于其中兩個板彼此接合的多個位置處，例如發(fā)動機(jī)罩（圖9-0-3）、車門（圖9-0-4）和后箱蓋。在某些高端品牌的復(fù)合材料車身上，車身立柱上甚至也采用折邊連接，將鋁合金外板、熱成型超高強(qiáng)度鋼加強(qiáng)板和超高強(qiáng)度鋼內(nèi)板通過折邊連接方式接合在一起，如圖9-0-5所示。為了防止三種材料熱脹冷縮系數(shù)不同而不能緊密的接合，在外板鋁合金上等間隔設(shè)計(jì)了凹坑結(jié)構(gòu)，如圖9-0-6所示。圖9-0-5車身立柱上的折邊連接

圖9-0-6凹坑結(jié)構(gòu)項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)二、膠粘連接簡介在采用新材料和應(yīng)用新技術(shù)制成的新型汽車車身上，膠粘連接在車身上所占比例逐步提高。膠粘連接可以代替某些鈑件的點(diǎn)焊、電弧焊等傳統(tǒng)工藝，實(shí)現(xiàn)無法焊接的金屬與非金屬或不同金屬板件連接,從而優(yōu)化了生產(chǎn)工藝。史海探幽人類使用膠粘連接，可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。從考古發(fā)掘中發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)在6000年前，人類就用水和土調(diào)和起來，作為膠粘劑，把石頭等固體粘結(jié)成生活用具。我國是發(fā)現(xiàn)和使用膠粘最早的國家。遠(yuǎn)古時(shí)代就有黃帝煮膠的故事，一些古代書籍就有關(guān)于膠粘劑制造和使用的蹤跡，北魏賈思勰的著作《齊民要術(shù)?煮膠》記載：“煮膠要用二月、三月、十月，馀月則不成”，足以證明我國使用膠粘劑的歷史之悠久。煉膠。（一）粘接連接的原理兩塊不同材料的板件或相同材料的板件都可以采用膠粘連接進(jìn)行接合。粘接力的大小數(shù)值取決于粘附力和粘合力，其數(shù)值不是等于粘附力和粘合力的和，而是粘附力和粘合力的最小者即為粘接力，如圖9-0-7所示。項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)1粘附力粘附力（圖9-0-8）指的是板件材料與粘接劑分子之間的力，包括三個力附著力（粘接劑滲透在材料的空隙中固化后因鑲嵌形成的力）、分子間的作用力（粘接劑與被粘接的表面之間的吸引力）、化學(xué)鍵力（粘接劑與粘接表面之間的化學(xué)鍵產(chǎn)生的力）。2.粘合力粘合力（圖9-0-9）指的是膠粘劑分子間內(nèi)部相互吸引接合的力。圖9-0-9粘合力項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)膠粘和鉚接在車身上一般情況都是互相配合使用。結(jié)構(gòu)粘合膠能抵抗拉伸負(fù)荷（圖9-0-10）和剪切負(fù)荷（圖9-0-11），不能有效承受剝離負(fù)荷（圖9-0-12），而鉚釘卻可以有效承受承受剝離負(fù)荷，再用兩種不同的接合技術(shù)，使板件承受負(fù)荷的能力有了大幅提升。圖9-0-10拉伸負(fù)荷

圖9-0-11剪切負(fù)荷

圖9-0-12剝離負(fù)荷（二）膠粘連接注意事項(xiàng)1.板面粗糙度粘接表面應(yīng)具有適當(dāng)?shù)陌迕娲植诙龋▓D9-0-13），同時(shí)固體表面應(yīng)具有一定吸附性。應(yīng)采用適當(dāng)型號的砂紙進(jìn)行板件表面打磨，一般采用150-180號砂紙。圖9-0-13板面粗糙度項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)另一種增加有效的增加板件表面附著力的方法是采用火焰噴槍和液體耦合劑對板件表面進(jìn)行處理，使其產(chǎn)生火焰涂層，所需使用的工具和耗材如圖9-0-14所示。處理前不得使用砂輪或砂紙打磨處理粘接面，磨削會過多地消耗材料，嚴(yán)重削弱接合的強(qiáng)度，導(dǎo)致安全問題。圖9-0-14火焰涂層使用的工具和耗材利用火焰噴槍噴射的氧化焰明火，在兩個粘接接觸面上前后移動，每平方厘米至少停留2-3秒鐘，如圖9-0-15所示。這樣可以使接觸表面形成20至40納米厚的不可見的火焰涂層，此流程使鋁變成“非晶質(zhì)”，可以形成更好更大的表面附著力。在采用火焰涂層的氧化焰對所有接觸粘接面進(jìn)行處理后和鋁片仍然熱時(shí)，用刷子涂抹液體耦合劑，這也可以極大地改善粘接面的附著力，如圖9-0-16所示。圖9-0-15氧化焰明火加熱

圖9-0-16涂抹液體耦合劑項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)2.板件上的污染板件上的污染分為液體污染和固體污染，如圖9-0-17所示。油脂、指紋、污水等液體會阻礙膠和板件接合；板件上的灰塵、粉塵、纖維的固體會減少膠粘的接觸面積，影響膠的黏性。圖9-0-17板件上的污染3.板件施加壓力（圖9-0-18）對板件施加壓力應(yīng)適中，使結(jié)構(gòu)粘合膠更容易充滿被粘接表面上的坑洞中，從而迅速進(jìn)入深孔和毛細(xì)孔，減小粘接缺陷，同時(shí)也會促進(jìn)粘接表面上的空氣溢出，減小粘接區(qū)的氣孔；壓力過小結(jié)構(gòu)膠不能進(jìn)入毛細(xì)孔和排出空氣，造成粘接缺陷；壓力過大則會把結(jié)構(gòu)膠從板件之間擠出，同樣產(chǎn)生粘接缺陷。圖9-0-18板件施加壓力項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)（三）密封膠汽車上用的膠除了膠粘連接的結(jié)構(gòu)膠外，還有在汽車的降噪減震、密封防銹和隔音隔熱等方面起著重要作用的密封膠，如圖9-0-19所示。圖9-0-19密封膠項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)三、盲鉚接簡介最早的鉚釘是木制或骨制的小栓釘，毫無疑問，它們是人類已知金屬連接的最古老的方法，可以追溯到最初使用可鍛金屬那么遠(yuǎn)。當(dāng)板件可以兩側(cè)進(jìn)入時(shí)，接合緊固件的選擇眾多，但如果板件只有一側(cè)可以進(jìn)入，則接合緊固件的選擇余地大為縮小。尤其是接合不同金屬或金屬與非金屬材料時(shí)，采用盲鉚釘進(jìn)行板件接合的盲鉚接（BSF）就是非常好的選擇之一。說文解字：鉚鉚mǎo，繁體為鉚（卯為鉚的本字），①敲打或沖壓(如金屬銷、棒或螺栓的)端敲打或沖壓(如金屬銷、棒或螺栓的)端部或尖端使鐓部或尖端使鐓粗成頭。②集中全力（例句：我得鉚點(diǎn)勁兒干,把耽誤人家的工夫給補(bǔ)上）組詞：鉚工、鉚接、鉚釘、鉚釘槍、鉚勁、鐵釘鐵鉚、釘是釘鉚是鉚（一）盲鉚釘盲鉚釘（圖9-0-20）也被稱之為抽芯鉚釘或拉鉚釘，英文叫“blindrivet”。，直譯就是“盲鉚釘”。在盲鉚打出現(xiàn)之前的鉚釘（即實(shí)心鉚釘），需要用錘頭之類的工具，從板件的兩側(cè)同時(shí)操作。而抽芯鉚釘發(fā)明以后，可以從板件的一側(cè)就可以進(jìn)行“盲"操作，因此，發(fā)明人懷特就命名為“blindrivet”即盲鉚接。1916年，當(dāng)英國飛機(jī)制造公司的懷特第一次取得可以單面鉚接的盲鉚釘專利時(shí)，人們幾乎沒有料到這種鉚釘會應(yīng)用的這樣廣泛?，F(xiàn)在從航天航空到汽車輪船、從辦公機(jī)器到日常用品、從電子產(chǎn)品以及運(yùn)動場設(shè)備，各種尺寸的盲鉚釘都得到了非常廣泛的應(yīng)用。圖9-0-20盲鉚釘項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)盲鉚釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)（圖9-0-21）包括釘桿、套管和鉚釘頭。釘桿包括釘桿頭部、釘桿尾部兩部分。釘桿上與預(yù)設(shè)的斷裂處，當(dāng)受到預(yù)設(shè)拉力時(shí)，此處最先斷裂。圖9-0-21盲鉚釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)盲鉚釘按照鉚釘頭的形式分為突頭鉚釘（圖9-0-22）和沉頭鉚釘（圖9-0-23）兩種。突頭鉚釘廣泛用于建筑、汽車、船舶、飛機(jī)、機(jī)器、電器、家具等產(chǎn)品上。沉頭抽芯拉釘適用于表現(xiàn)需要平滑的鉚接場合。圖9-0-22突頭鉚釘

圖9-0-23沉頭鉚釘項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)盲鉚接使用的鉚槍包括氣動鉚釘槍（圖9-0-24）和手動鉚釘槍（圖9-0-25），在車身維修中，通常采用氣動鉚釘槍進(jìn)行盲鉚接。車身維修中使用的盲鉚釘通常是直徑為6.5mm和4.2mm，鉚接結(jié)構(gòu)件通常采用6.5mm的鉚釘，鉚接覆蓋件通常采用4.2mm的鉚釘，如圖9-0-26所示。圖9-0-24氣動鉚釘槍

圖9-0-25手動鉚釘槍圖9-0-26直徑為6.5mm和4.2mm的盲鉚釘項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)（二）盲鉚接接合原理盲鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度由釘桿和套管的剪切強(qiáng)度相加而得，剪切強(qiáng)度沿著連接件間的剪切線產(chǎn)生。盲鉚釘?shù)睦鞆?qiáng)度與鎖緊螺栓不同，盲鉚釘會通過尾部變形或套管擴(kuò)張?jiān)诿ざ艘粋?cè)形成一個夾緊的鎖扣，套管和鎖扣會防止鉚釘沿中線的失效。1.變形鉚釘槍鉚接過程中套管會受到擠壓，引起它向外變形鼓起。這個鼓起的部分緊緊壓在被連接的材料上。一旦釘桿永久地鎖到位，釘桿尾部就會被拉斷，完成整個過程，如圖9-0-27所示。2.擴(kuò)張拉動釘桿尾部，將釘桿頭部拉入套管中，這樣套管的擴(kuò)張會形成一個緊壓住被連接材料的貼合面，如圖9-0-28所示。注意：在實(shí)際使用中，盲鉚釘?shù)念A(yù)緊力會根據(jù)鉚釘槍拉力應(yīng)用狀況的不同而變化。圖9-0-27變形

圖9-0-28擴(kuò)張項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)盲鉚釘接合的過程如圖9-0-29所示：1）盲鉚釘安裝進(jìn)鉆好的孔（孔的直徑稍大于鉚釘直徑1-2mm）,鉚釘槍頭部妥當(dāng)套在并頂住鉚釘釘桿尾部。2）啟動鉚釘槍，盲鉚釘盲端一側(cè)（即板件背面）開始變形。3）連接處鎖緊，板件背面（盲端）鎖環(huán)形成。4）釘桿尾部斷開，安裝完成。圖9-0-29盲鉚釘接合的過程（三）盲鉚接在汽車車身上的應(yīng)用鉚接廣泛應(yīng)用在全鋁車身或鋼鋁混合材料車身上，有些汽車品牌的全鋁車身，全身上下都找不到焊點(diǎn)和焊縫。由于鋁合金材料對熱較敏感，如果使用傳統(tǒng)焊接工藝連接車身部件，會存在材料強(qiáng)度下降的問題，而且由于受熱非常容易變形，車身安裝尺寸精度也不易控制。車身不使用焊接工藝，以鉚接來代替點(diǎn)焊，并且以膠粘工藝來提高各部件的連接強(qiáng)度，同時(shí)膠粘工藝還提升了車身的密封性。但是在原廠車身上應(yīng)用最多的是沖壓鉚接，盲鉚接應(yīng)用非常少，僅應(yīng)用在不能進(jìn)行沖壓鉚接的部位（不能接觸到板件背面的部位），下圖為盲鉚接在原廠車身立柱（圖9-0-30）和車身前縱梁（圖9-0-31）上的應(yīng)用。圖9-0-30車身立柱上的盲鉚釘

圖9-0-31車身前縱梁上的盲鉚釘項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)在維修企業(yè)，盲鉚接得到了廣泛的應(yīng)用，很多原廠的沖壓鉚接在維修企業(yè)都應(yīng)盲鉚接代替，究其原因是原廠與維修企業(yè)沖壓鉚接設(shè)備在功能和尺寸上的差異造成的。1.盲鉚接在更換車身頂蓋的應(yīng)用如圖9-0-32所示，原廠車身頂蓋上有49個沖壓鉚釘接合。在對車身頂蓋進(jìn)行更換時(shí)，維修企業(yè)的沖壓鉚接設(shè)備不能同時(shí)進(jìn)入板件兩側(cè)，故采用盲鉚釘代替接合。頂蓋兩側(cè)各采用14個盲鉚接接合，后窗框凸緣采用2個盲鉚接接合，如圖9-0-33所示。圖9-0-32原廠車頂?shù)臎_壓鉚接

圖9-0-33維修企業(yè)車頂?shù)拿ゃT接2.盲鉚接在更換B柱外板的應(yīng)用如圖9-0-34所示，原廠B柱外板上共有63個沖壓鉚釘，其中立柱前凸緣29個，后凸緣28個，門檻板位置6個。其中立柱前后凸緣的鉚釘，沖壓鉚槍可以兩側(cè)進(jìn)入，維修時(shí)用沖壓鉚釘接合。而門檻板上的6個鉚釘，需在合適位置鉆孔，用盲鉚釘代替，如圖9-0-35所示。圖9-0-34原廠立柱的沖壓鉚接

圖9-0-35原廠立柱上的盲鉚接項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)四、沖壓鉚接簡介沖壓鉚接SPR（SelfPiercingRiveting）是鉚釘在一定的壓力作用下、以一定速度速度穿入2層或多層板材形成鉚釘與板材互鎖的一種冷接合技術(shù)，也稱作自攻鉚接、自沖鉚接、自刺穿鉚接、鎖鉚。SPR不僅適于同種材料之間的連接而且能夠?qū)崿F(xiàn)鋁-鎂、鋁-鋼、鎂-鋼、鋁合金/鎂合金/高強(qiáng)度鋼等金屬材料或金屬材料與非金屬材料的雙層和多層連接，如圖9-0-36所示。圖9-0-36沖壓鉚接連接材料車身上沖壓鉚接可以實(shí)現(xiàn)快速冷加工接合，鉚接過程低能耗，無熱效應(yīng)，不會破壞涂層，安裝之前不需要鉆孔，并且可以實(shí)現(xiàn)100%自動化生產(chǎn)，如圖9-0-37所示。相比電阻點(diǎn)焊工藝，沖壓鉚接能增加30%的強(qiáng)度，所以在鋁合金車身或鋼鋁混合車身上得到了廣泛應(yīng)用，如圖9-0-38所示。圖9-0-37沖壓鉚接自動化生產(chǎn)

圖9-0-38車身上的沖壓鉚接項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)（一）沖壓鉚接的特點(diǎn)1.沖壓鉚接的優(yōu)點(diǎn)1）應(yīng)用范圍廣，材料屬性不同的、有鍍層的及很難用焊接方法連接的材料都可以進(jìn)行鉚接；2）連接強(qiáng)度高，用沖壓鉚接方法對鋁及高強(qiáng)度鋼材進(jìn)行鉚接，鉚接牢靠性要比點(diǎn)焊好；3）鉚接質(zhì)量穩(wěn)定，比較容易達(dá)到牢固、一致的鉚接質(zhì)量；4）鉚接過程環(huán)保，無煙霧；5）能耗少，比焊接消耗能量少得多；6）生產(chǎn)效率高，鉚接過程比較容易實(shí)現(xiàn)自動化，由于它無需鉆孔，無需人工裝配鉚釘，機(jī)器僅需要2秒即可自動完成裝釘→壓入→鉚接的全過程。2.沖壓鉚接的缺點(diǎn)1）鉚接時(shí)，在板件背面出現(xiàn)突出的“鉚扣”，不夠平齊；2）在進(jìn)行沖壓鉚接時(shí)，必須可以同時(shí)接觸到板件的兩側(cè)（一側(cè)是沖頭，一面是模具），而不進(jìn)行單面鉚接。3）與電阻點(diǎn)焊相比，沖壓鉚接使用鉚釘，會使質(zhì)量增加。（二）沖壓鉚接的過程在沖壓鉚接過程中，鉚槍的壓緊模具、底部模具、沖頭緊密配合，將沖壓鉚釘壓入板件實(shí)現(xiàn)鉚接，不會產(chǎn)生熱變形，無飛濺產(chǎn)生，無需循環(huán)水冷卻，整個過程無任何污染物產(chǎn)生，如圖9-0-39所示。圖9-0-39沖壓鉚接過程項(xiàng)目九車身冷接合技術(shù)沖壓鉚接過程包括定位、夾緊、送釘、刺穿、變形、成型六個步驟，如圖9-0-40所示。圖9-0-40沖壓鉚接的六個步驟在鉚接過程中，影響鉚接質(zhì)量的因素包括鉚釘?shù)馁|(zhì)量與尺寸、底部模具的定位、沖頭壓力與位移、預(yù)壓緊力等，如圖9-0-41所示。圖9-0-41影響鉚接質(zhì)量的因素（三）沖壓鉚接在汽車上的應(yīng)用沖壓鉚接已廣泛應(yīng)用于奧迪、奔馳、寶馬、捷豹等公司鋁合金合身的制造和維修。通常鉚接同結(jié)構(gòu)膠一起運(yùn)用，增大靜態(tài)剪切力和剝離力，鉚接+結(jié)構(gòu)膠的剪切力遠(yuǎn)大于點(diǎn)焊。汽車輕量化的關(guān)鍵是減重，減重可從選材和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手。從材料的角度而言鋁，鎂，鈦合金及碳釬維復(fù)合材料無疑比碳鋼具有很大優(yōu)勢。而當(dāng)先進(jìn)的鋼鋁混合材料運(yùn)用于車身無論對減重還是提升車身整體彎扭剛度都具有重要意義。然而鋼和鋁的物理特性相差甚遠(yuǎn)，用電阻點(diǎn)焊技術(shù)無法解決。鋁合金熔點(diǎn)低，但是表面氧化物熔點(diǎn)高且極易形成，鋁合金導(dǎo)熱性比碳鋼導(dǎo)熱性高，鋁合金的電阻率是碳鋼的三分之一，所以在鋁制車身或鋼鋁混合車身中，主要采用了沖壓鉚接工藝。1.沖壓鉚接在汽車制造企業(yè)（原廠）的應(yīng)用沖壓鉚接在鋁制車身或鋼鋁混合車身應(yīng)用非常廣泛，其地位類似于電阻點(diǎn)焊工藝在鋼制車身上的應(yīng)用。被廣泛應(yīng)用于前縱梁、減震器支座、門檻板、車身底板、前立柱、中柱、后側(cè)圍、車頂、發(fā)動機(jī)罩、后備箱蓋等幾乎任何車身部位，如圖9-0-43所示為沖壓鉚接在減震器支座和門檻板的應(yīng)用，圖9-0-44所示為沖壓鉚接在前立柱和和中柱的應(yīng)用。圖9-0-43沖壓鉚接在減震器支座和門檻板的應(yīng)用圖9-0-44沖壓鉚接在前立柱和和中柱的應(yīng)用2.沖壓鉚接在售后維修企業(yè)的應(yīng)用在原廠使用沖壓鉚接的位置，維修時(shí)應(yīng)采用沖壓鉚接，除非當(dāng)工具的檢修受限、無法使用工具或板件上的空間不足時(shí)，才將沖壓鉚接更換為盲鉚接（BSF），如圖9-0-45所示。圖9-0-45維修中的沖壓鉚釘和盲鉚釘新鉚釘應(yīng)安裝在原鉚釘