汽車輕量化與Fdrill富德瑞熱熔鉆加工相結(jié)合

隨著汽車輕量化設(shè)計(jì)及材料應(yīng)用的普及，傳統(tǒng)加工工藝已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)中增效降本的生產(chǎn)理念。同時(shí)，新材料的應(yīng)用對加工工藝也提出了更高的要求，為了應(yīng)對這種工藝難題，本文介紹了一種新型熱熔工藝與汽車輕量化結(jié)合應(yīng)用的成功案例。

汽車輕量化概述：
汽車輕量化是設(shè)計(jì)、材料和先進(jìn)加工成形技術(shù)的優(yōu)勢集成，是汽車性能提高、重量降低、結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及價(jià)格合理等方面相結(jié)合的系統(tǒng)工程。有實(shí)驗(yàn)表明，汽車質(zhì)量每減輕10%，油耗下降6%～8%，排放量下降4%；同時(shí)，汽車輕量化直接提高汽車的比功率，使汽車的動力性能顯著提高。目前，汽車輕量化主要包括材料輕量化、結(jié)構(gòu)輕量化和設(shè)計(jì)輕量化相結(jié)合的方式。
材料輕量化包括：以高強(qiáng)度鋼板替代普通低碳鋼板，降低鋼板的厚度以減輕零件重量，或是采用低密度、高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料直接減輕零件質(zhì)量。結(jié)構(gòu)輕量化包括：在保證整車強(qiáng)度、剛度以及碰撞安全性等多項(xiàng)性能指標(biāo)的前提下，提高材料利用率，同時(shí)又使部件薄壁化、中空化以減輕重量，實(shí)現(xiàn)輕量化。設(shè)計(jì)輕量化包括：材料輕量化與結(jié)構(gòu)輕量化相結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合先進(jìn)制造工藝以實(shí)現(xiàn)輕量化。
隨著汽車輕量化設(shè)計(jì)及材料應(yīng)用的普及，傳統(tǒng)加工工藝已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)中增效降本的生產(chǎn)理念。同時(shí)，新材料的應(yīng)用對加工工藝也提出了更高的要求，以薄壁件加工為例，普通工藝為了保證薄壁件連接的螺紋強(qiáng)度，一般情況下采用焊接螺母或嵌入壓鉚螺母的工藝。這樣的普通工藝不僅需要額外部件，造成額外的支出，還需要專用的設(shè)備來完成，加工成本增高。同時(shí)存在的還有許多問題，比如：焊接件的固定以及調(diào)整，焊接熔渣在螺紋間的沉積，不同材質(zhì)之間腐蝕的可能，焊接或壓鉚螺母的脫落，若為焊接支管，則更需定時(shí)檢查以防泄漏。

 
圖1 Fdrill熱熔工藝的應(yīng)用

Fdrill富德瑞熱熔成形擠壓鉆孔工藝
為了克服以上困難，本文介紹一種先進(jìn)的加工工藝——fdrill富德瑞熱熔成形擠壓鉆孔工藝（以下簡稱為“熱熔擠壓鉆孔工藝”），該工藝可省略焊接或壓鉚螺母這些額外部件，以及有關(guān)的專用設(shè)備，降低生產(chǎn)成本。具體工藝步驟是：第一步，應(yīng)用fdrill熱熔鉆頭鉆孔并形成襯套；第二步，應(yīng)用fdrill（佛得力）擠壓絲錐攻絲，從而形成高強(qiáng)度的擠壓螺紋。fdrill熱熔鉆頭和擠壓絲錐的組合進(jìn)行應(yīng)用，利用工件母體的材料，形成鉆孔和螺紋，無需額外部件，整個(gè)加工過程清潔無屑。如果不需要加工螺紋，可省略第二步，第一步鉆孔形成的襯套可用于釬焊連接或軸套。
熱熔工藝是利用無屑擠壓熱熔成型鉆頭在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)與工件之間產(chǎn)生的摩擦熱量使加工點(diǎn)位的材料處于“熱可塑”狀態(tài)，結(jié)合軸向壓力鉆孔，利用加工點(diǎn)位處的材料自然形成襯套，該襯套的高度約為原工件厚度的3～4倍。該工藝可廣泛用于管件或板件的高強(qiáng)度孔的加工，加工過程無需特殊的加工機(jī)械設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)的鉆床、銑床、CNC加工中心或動力頭均可使用，加工時(shí)間從幾秒到十幾秒（根據(jù)工件厚度及孔徑而定）。

圖2 熱熔鉆工藝加工的轉(zhuǎn)向軸叉

Fdrill富德瑞熱熔工藝應(yīng)用案例
熱熔工藝與汽車輕量化結(jié)合應(yīng)用相輔相成，有許多成功應(yīng)用案例。
在車身車架方面，利用fdrill佛得力熱熔工藝直接在薄壁中空管件上鉆孔攻絲，替代傳統(tǒng)的焊接背板和螺母，充分利用了母材，減輕部件重量，同時(shí)省略了焊接工序，減少焊點(diǎn)，減少額外件的支出，提高性能。
在儀表盤骨架方面，fdrill佛得力熱熔鉆工藝可用于高強(qiáng)度鋼的加工。以薄壁、小孔徑高強(qiáng)度鋼管替代傳統(tǒng)的厚壁、大孔徑低碳鋼，采用熱熔工藝直接在母材上鉆孔形成襯套，襯套攻絲后用于連接，也可直接用作于軸套。替代焊接螺母和軸套，減輕部件重量，簡化工序，減少額外部件的支出。
在排氣管方面，通常氧傳感器螺母是采用鉆孔再焊接的方式，而采用熱熔工藝可直接在薄壁不銹鋼管件上鉆孔攻絲，實(shí)現(xiàn)螺紋連接，省略焊接工序，無需耐高溫不銹鋼螺母的支出，同時(shí)也減輕了部件重量。
在轉(zhuǎn)向軸叉方面，輕量化設(shè)計(jì)將軸叉由結(jié)構(gòu)件替代了鑄件，而Fdrill富德瑞熱熔工藝則利用薄壁結(jié)構(gòu)件母材，在鉆孔的同時(shí)，材料重新分布形成襯套，替代了通常的結(jié)構(gòu)件鉆孔加焊接軸套的工藝，在保證輕量化的同時(shí)，減少了工序及額外件的支出。

結(jié)語：
汽車輕量化設(shè)計(jì)及材料應(yīng)用給予fdrill佛得力熱熔鉆工藝以用武之地，而熱熔鉆工藝又能保證輕量化設(shè)計(jì)的薄壁材料之間鉆孔連接的強(qiáng)度，從而保持了汽車原有的行駛安全性、耐撞性和抗振性等性能，也簡化了零部件的生產(chǎn)工序，無需額外件的支出，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
株洲市熱鉆工貿(mào)有限公司自從成立以來，就專注于無屑擠壓熱熔鉆孔和擠壓攻絲工藝的研究和推廣，經(jīng)過多年的積累，對于汽車零部件薄壁管件熱熔鉆孔方面有著深入的了解和經(jīng)驗(yàn)積累，可為用戶提供全面的技術(shù)服務(wù)和性價(jià)比高的產(chǎn)品。