
新的内螺纹抽芯铆钉在旋转螺钉时,铆钉的杆部发生变形,将被连接板材牢固地连接在一起
车架的轻结构设计趋势使汽车的设计师们逐渐脱离了钢结构车架的“均质结构”理念。现在,除了焊接之外,机械连接的方法越来越多地被用于车架零部件的连接。
在汽车工业的新产品研制开发过程中,各种原材料的混合使用使得轻结构设计的发展方向越来越明显了。在车架的轻结构设计中,塑料、铝合金和锰合金的应用是一个重要的发展趋势,而所谓的“均质结构”方案,即全部用铝合金一种材料制造汽车车架的方案将逐步退出历史舞台,因为至少在大批量生产的汽车车型中,单一材料制造的车架是没有市场的。
替代点焊的工艺技术
与多材料轻结构车架制造理念紧密相关的是车架连接技术的变化。传统的点焊焊接现在逐渐失去了原有的光辉,替代它的方式是激光焊接和MIG惰性气体保护焊接,而发展更快的还应数机械式的连接方法了。
在点状连接中,如果用摆动冲压铆接技术或者采用冲压铆钉来代替点焊,相比而言,摆动冲压铆接技术更加经济,因为在这种连接方式中没有使用“额外”的金属材料,而仅仅是利用了板材的变形就形成了零部件之间的连接。在半空心冲压铆钉的连接技术中则需要使用铆钉。在冲压过程中,空心铆钉在铆模的反作用力以及压头的作用下向外扩张,形成零部件的连接。
在冲压铆接技术中,两个被连接件位于下方的一个必须有一定的可延展性,只有这样才能使这种冲压铆接工艺技术也可以用于连接变型性能好的材料,例如钢材、铝合金、锰合金材料的零件,并可实现金属材料与塑料材料的连接。
这两种连接方法的优点是板材不必穿孔,连接完全是金属材料之间的连接,有着很好的密封性能。与点焊焊接相同的地方是,冲压铆接的被连接件上、下两面都必须有足够的空间,使连接工具可以方便地到位。

在摆动冲压铆接中,被连接件之间的连接是依靠材料的变形而形成的
塑料材料提出的要求
在与塑料车架零部件进行连接时,最大的问题是必须掌握好α难点。在α难点之中隐含着的最大问题是不同材料不同的膨胀系数——不同塑料的膨胀系数不同,不同金属材料的膨胀系数也不同。在大面积零部件的连接中,不同的膨胀系数会导致不同材料零部件连接后的尺寸差异过大,而这些在连接开始前都必须加以认真考虑。
汽车的设计师们必须在设计时就考虑到摩擦和变形,特别是要考虑到塑料零部件在受热之后的变化。解决这一问题的另一种方案是所谓的“脱开式的减振连接方式(Schappverbindungen)”,这种减振连接还具有吸收振动、衰减噪音的功能。
德国B?llhoff研究开发和质量协会为塑料零部件的连接研发了一系列的连接工具,其中包括螺纹铆钉、螺纹销以及自攻塑料螺钉等等,其中的高端产品是由瑞士的Lcotec公司研制开发的纤维增强型GFU和CFK等高强度连接螺栓。对轴心铆钉来讲,这种螺栓的最大优点是可以从被连接的一面对二个被连接件进行连接,非常适合于大面积连接件的连接,而B?llhoff在这方面也研制了一些专用的轴心螺钉和螺母。
连接板材的铆钉
还有一种空心的,内部带有螺纹的抽芯铆钉。将这种内螺纹铆钉插入被连接件的孔中,然后拧紧铆接用的螺钉,内螺纹铆钉的杆部酒会因收缩而膨胀,从而将两块不同的板材紧紧地连接在一起,形成一个可靠的、可承受载荷的连接。
为了满足更高的防转要求,B?llhoff还研制开发了六棱杆的杆部滚花的铆钉。对于一些特殊用途,他们还研制开发了特种铆钉,例如,为了极小缝隙连接的小型铆钉、用于软塑料材料的减震用的大头铆钉等等。