流鉆螺釘
關(guān)注創(chuàng)建者：liujianjun 創(chuàng)建時(shí)間：2018-08-21
流鉆螺釘?shù)膶?shí)例教程
流鉆螺釘工藝是通過(guò)螺釘的高速旋轉(zhuǎn)軟化被連接零件，并自攻絲最終旋緊的連接技術(shù)，也被稱為熱融緊固系統(tǒng)。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。然而，此工藝有哪些車型在用、具體使用在什么部位，以及該工藝的最新發(fā)展?fàn)顩r如何呢？
FlowForm? Screws工藝
1.
流鉆螺釘
在介紹FlowForm?螺釘之前，首先想跟大家介紹一個(gè)概念，即何為“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）,紐北更愿意把這兩種翻譯認(rèn)為是連接技術(shù)使用的螺釘（Screw為螺絲釘）。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。
FlowForm?為阿諾德開(kāi)發(fā)的一種“流鉆螺釘”工藝專用螺釘，該螺釘簡(jiǎn)稱為FFS。本文將詳細(xì)介紹阿諾德開(kāi)發(fā)的FlowForm?螺釘及它的系列產(chǎn)品。
展開(kāi) 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FlowdrillScrews（FDS），也有翻譯為FlowFormScrews（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(guò)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。
咱們通過(guò)一個(gè)機(jī)器人擰螺釘的視頻來(lái)看一下這種技術(shù)。
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視頻資料，建議WiFi觀看
再仔細(xì)通過(guò)下面這個(gè)動(dòng)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(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(kāi)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。
看一個(gè)模擬動(dòng)畫(huà)。
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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(zhuǎn)（加熱）→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固。
展開(kāi) 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(guò)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。
咱們通過(guò)一個(gè)機(jī)器人擰螺釘的視頻
來(lái)看一下這種技術(shù)
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再仔細(xì)通過(guò)下面這個(gè)動(dòng)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(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(kāi)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。
看一個(gè)模擬動(dòng)畫(huà)
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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(zhuǎn)（加熱）→穿透→通孔→攻螺紋→擰螺紋→緊固。
展開(kāi) · 螺栓：使用預(yù)先鉆好的孔來(lái)插入螺栓和螺母，螺栓和螺母可以擰緊并鎖定，將兩種相似或不相似的材料放在一起。
· 激光點(diǎn)焊(LSW)：使用先進(jìn)的激光系統(tǒng)創(chuàng)建焊點(diǎn)，將金屬熔合到剛性聯(lián)接處。
· 流鉆螺釘(FDS)：使用自沖孔和擠壓緊固件來(lái)連接金屬板層。這結(jié)合了摩擦鉆孔和螺紋成型的特點(diǎn)，因?yàn)?em>螺釘既可用作緊固件又可用作鉆孔和螺絲工具。
點(diǎn)焊的使用已經(jīng)在減少，它的受歡迎度將使其很快被有效地連接塑料和金屬部件的專門(mén)粘合劑超越。隨著新材料的引入，焊接毛坯和鉚接也可能成為最突出的裝配技術(shù)。
汽車制造材料和工藝會(huì)如何演變?
CAR報(bào)告中提供的汽車制造時(shí)間線或“路線圖”是根據(jù)當(dāng)前的材料和流程趨勢(shì)對(duì)未來(lái)進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果。雖然預(yù)測(cè)不可能完全準(zhǔn)確，但它們提供了一種計(jì)算方法，可以解決技術(shù)和成本競(jìng)爭(zhēng)力的問(wèn)題。每種創(chuàng)新的制造技術(shù)和材料都含有可能影響預(yù)測(cè)時(shí)間線的因素。取決于這些因素，行業(yè)內(nèi)的廣泛采用可能會(huì)加快或延遲。
促進(jìn)因素
· 燃油經(jīng)濟(jì)性：更輕的材料會(huì)制造出需要更少燃油推進(jìn)的輕型車輛。燃油經(jīng)濟(jì)性對(duì)客戶來(lái)說(shuō)是一個(gè)很有吸引力的銷售特點(diǎn)，因此汽車制造商會(huì)盡力滿足這種需求。
· 減少車輛排放：立法要求可能迫使汽車制造商提高燃油經(jīng)濟(jì)性，作為降低溫室氣體(GHG)排放的方法。
· 自動(dòng)車輛：自動(dòng)駕駛車輛的零件要比非自動(dòng)駕駛車車輛多很多。這種額外的重量和空間需要通過(guò)減輕其他部件來(lái)彌補(bǔ)。
· 電動(dòng)動(dòng)力總成：電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和電池比現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的重量更重。選用電動(dòng)動(dòng)力總成要求其他材料要更輕以做補(bǔ)償。
· 新增內(nèi)容：每個(gè)車型年份，駕駛員都期望能有新的車輛特性。要做到這一點(diǎn)，汽車部件需要越來(lái)越輕，否則燃油經(jīng)濟(jì)性將受到影響。
消極因素
· 混合材料連接：不同材料的熔點(diǎn)差異意味著必須創(chuàng)新傳統(tǒng)的焊接技術(shù)。
展開(kāi) 行業(yè)應(yīng)用案例
上圖為加工制造過(guò)程流鉆螺釘的模擬，制造過(guò)程有一個(gè)很重要的特性，制造過(guò)程決定了結(jié)構(gòu)最終的強(qiáng)度，如各種連接過(guò)程的模擬。上圖通常有6個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，最終得到的力-位移曲線與實(shí)驗(yàn)相比十分吻合。在60ms左右應(yīng)力有較大提升，這是因?yàn)?em>螺釘和工件之間發(fā)生接觸。螺紋在材料中形成，且材料沒(méi)有導(dǎo)航孔，螺紋和螺釘形成的連接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度由screwing的過(guò)程決定，此時(shí)可基于在screwing加工過(guò)程的模擬最后結(jié)果，將EPS等效塑性應(yīng)變和最終殘余應(yīng)力合并考慮，進(jìn)行最后的Pull out拉出模擬，判斷結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。這里屬于Two stage分析（兩個(gè)階段分析），加工過(guò)程以及由加工過(guò)程引起的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，這兩個(gè)過(guò)程可以連在一起分析。
自沖鉚接和接頭強(qiáng)度過(guò)程模擬，可變形的鉚釘穿過(guò)加工件，然后跟底層形成鉚接。實(shí)驗(yàn)中，有兩個(gè)參數(shù)可以判斷鉚接質(zhì)量，第一個(gè)是自鎖量，這是決定整個(gè)強(qiáng)度的關(guān)鍵。第二個(gè)底部厚度。SPG仿真的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分吻合。此外，SPG還可應(yīng)用于新能源汽車中長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的鉚接，材料中間的線代表纖維，由梁?jiǎn)卧⒌模w為SPG，SPG和梁?jiǎn)卧g的耦合采用SPG immerse technology，將這兩種單元耦合在一起來(lái)表達(dá)這個(gè)復(fù)合材料。基質(zhì)材料以及fiber都被鉚釘打穿后進(jìn)入下一層。
右上案例為日本JSOL公司案例，也可以做鉚接后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析。鉚接的破壞不僅發(fā)生在鉚釘上，也發(fā)生在基質(zhì)上，常規(guī)方法很難抓到這種破壞模態(tài)，因?yàn)檫@是以剪切為主的破壞。
Metal Grinding金屬磨削，特別是鋁合合金材料加工過(guò)程中，可能會(huì)濺出非常多的小的材料碎塊，該過(guò)程不適于有限元的單元?jiǎng)h除法，因?yàn)橛邢拊獑卧獎(jiǎng)h除法可能會(huì)導(dǎo)致力偏小。
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流鉆螺釘?shù)淖钚聝?nèi)容
行業(yè)應(yīng)用案例
上圖為加工制造過(guò)程流鉆螺釘的模擬，制造過(guò)程有一個(gè)很重要的特性，制造過(guò)程決定了結(jié)構(gòu)最終的強(qiáng)度，如各種連接過(guò)程的模擬。上圖通常有6個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，最終得到的力-位移曲線與實(shí)驗(yàn)相比十分吻合。在60ms左右應(yīng)力有較大提升，這是因?yàn)槁葆敽凸ぜg發(fā)生接觸。
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FlowdrillScrews（FDS），也有翻譯為FlowFormScrews（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。
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。
· 流鉆螺釘(FDS)：使用自沖孔和擠壓緊固件來(lái)連接金屬板層。這結(jié)合了摩擦鉆孔和螺紋成型的特點(diǎn)，因?yàn)槁葆敿瓤捎米骶o固件又可用作鉆孔和螺絲工具。
點(diǎn)焊的使用已經(jīng)在減少，它的受歡迎度將使其很快被有效地連接塑料和金屬部件的專門(mén)粘合劑超越。
圖 4 鎖鉚鉚接過(guò)程
2.2 流動(dòng)鉆鉚
FDS 技術(shù)通常稱為流鉆螺釘或熱融自攻釘技術(shù)，該連接技術(shù)是將帶有螺紋的螺釘高速旋轉(zhuǎn)刺穿板材，并通過(guò)形成螺紋聯(lián)接實(shí)現(xiàn)板材連接的一種技術(shù)，適應(yīng)于板材與型材等管狀封閉結(jié)構(gòu)的連接。目前，凱迪拉克 CT6、捷豹路虎、寶馬、奔馳、奧迪等車型采用了大量 FDS 技術(shù)。
如圖 5 所示，為了提高減重的效果，在采用輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，該車身中大量使用了輕金屬，尤其是鋁合金，并采用了多種連接工藝支撐多材料車身的制造，如弧焊、MIG 焊、電阻點(diǎn)焊、冷金屬過(guò)渡(Gold metal transfer, CMT)弧焊、自沖鉚接、抽芯鉚釘、流鉆螺釘、攪拌摩擦點(diǎn)焊和膠接等。
流鉆螺釘
在介紹FlowForm?螺釘之前，首先想跟大家介紹一個(gè)概念，即何為“流鉆螺釘”工藝（別稱：熱融自攻絲/熱融緊固系統(tǒng)）。
· 流鉆螺釘(FDS)：使用自沖孔和擠壓緊固件來(lái)連接金屬板層。這結(jié)合了摩擦鉆孔和螺紋成型的特點(diǎn)，因?yàn)槁葆敿瓤捎米骶o固件又可用作鉆孔和螺絲工具。
點(diǎn)焊的使用已經(jīng)在減少，它的受歡迎度將使其很快被有效地連接塑料和金屬部件的專門(mén)粘合劑超越。隨著新材料的引入，焊接毛坯和鉚接也可能成為最突出的裝配技術(shù)。
汽車制造材料和工藝會(huì)如何演變?
