在緊固件行業(yè)有一種熱融緊固技術(shù)，不需要預(yù)開孔，在封閉型材下可以直接攻絲實(shí)現(xiàn)連接，在汽車行業(yè)如寶馬、奔馳和奧迪都在用使用這種技術(shù)，而且應(yīng)用越來越多。那這究竟是怎樣的一種技術(shù)呢?有怎樣的優(yōu)勢(shì)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：熱融自攻絲/熱融緊固系統(tǒng)）。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(zhuǎn)、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(xiàn)單邊連接，且為一種可拆卸的緊固方式。

       熱融緊固技術(shù)是一種通過設(shè)備中心擰緊軸將電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)傳導(dǎo)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(xì)通過下面這個(gè)圖，看一下擰緊螺釘?shù)膭?dòng)作。

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       在擰緊過程開始時(shí)，熱融螺釘置于無預(yù)先鉆孔的鋁板或薄鋼板的表面，高速旋轉(zhuǎn)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，并逐漸開始攻螺紋，一旦螺紋形成，螺釘按照預(yù)設(shè)的扭矩進(jìn)行擰緊。熱融緊固連接工藝步驟與過程說明，包括六個(gè)階段：旋轉(zhuǎn)（加熱）→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固。

        在初始階段，高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)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(dá)1.5kN，旋轉(zhuǎn)速度最高可達(dá)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(qū)域金屬迅速軟化，加熱的材料沿著鉆頭錐度往上延伸。

        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(nèi)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)加工過程只需1~6s，即可完成緊固的連接效果，扭矩可以達(dá)到15Nm。    同時(shí)，F(xiàn)DS釘子在緊固到位后，將會(huì)保持一段時(shí)間，在旋轉(zhuǎn)扭矩作用下，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)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(qiáng)度，增強(qiáng)連接的緊密性和剛性。

擰緊后的效果

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螺釘特寫

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        問題來了，現(xiàn)在汽車行業(yè)的連接技術(shù)也很多，為什么還要用這種連接方式呢？

    現(xiàn)在越來越多的汽車公司開始應(yīng)用鋼鋁混合車身骨架結(jié)構(gòu)，使用鋁型材、鋁沖壓件、鋁鑄件，以及碳纖維等工程塑料和復(fù)合材料類部件，結(jié)合各種超高強(qiáng)度鋼板，替代傳統(tǒng)鋼板構(gòu)件或組件，實(shí)現(xiàn)車身框架結(jié)構(gòu)的輕量化和高強(qiáng)度。

        在汽車工業(yè)，連接鋁材的主要方式有傳統(tǒng)的機(jī)械緊固SPR（自沖鉚接技術(shù)）和電阻點(diǎn)焊RSW。SPR是一種穩(wěn)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(shè)備費(fèi)用昂貴；電阻點(diǎn)焊雖然技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)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(dá)，這使設(shè)計(jì)受限嚴(yán)重。

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

    無需預(yù)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(jī)器人配合熱融緊固系統(tǒng)

    許多歐洲汽車廠商早已經(jīng)開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車型，實(shí)現(xiàn)首次鋼鋁白車身國(guó)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?shù)牟少?gòu)主要還是以國(guó)外進(jìn)口為主，雖然國(guó)外很多車企都采用這種緊固技術(shù)多年了，但是國(guó)內(nèi)自主品牌車企使用甚少。

摘選自螺絲與螺帽公眾號(hào)