科创中国
关于自冲摩擦铆焊装备与创新型工艺技术
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-08-16 15:16:02
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”新能源汽车产业科技服务团| 孟凡鹏 | 2022-10-14 16:59:35
针对低延展性高强轻合金铆接开裂问题，国外提出了预加热自冲铆接方法，虽然能够有效解决开裂问题，但加热装置复杂导致工艺成本增加，而且预热-铆接组合会大幅增加工艺耗时、降低装配效率，增加车身制造成本，难以满足车身制造的快节拍、低成本要求。申请人团队摒弃传统的预加热铆接思路，发明了集加热和铆接于一体的自冲摩擦铆焊新工艺，开发了具有自主知识产权的高效率集成化装备，利用铆钉高速旋转产生摩擦热实现轻合金的实时按需软化，抑制了开裂，大幅缩短了工艺耗时，显著提升了连接性能，突破了传统自冲铆接工艺的技术瓶颈。
自冲铆接是全铝和铝钢混合车身装配的核心基础工艺。7系铝合金、铸铝、镁合金等轻质高强材料室温延展性差，铆接时易引发开裂，严重制约了轻合金在汽车车身中的应用。研究团队将自冲铆接的机械互锁机制与搅拌摩擦焊的固相连接机制相结合，通过摩擦生热解决大变形导致的低延展性材料开裂难题，形成了自冲摩擦铆焊机械-固相复合连接新原理，突破了自冲铆接工艺的技术和性能瓶颈，形成了具有自主知识产权的高性能铆接工艺与装备。
随着汽车工业中轻量化需求不断增加，铝合金和先进的高强度钢(AHSS)等高比强度材料混用车身结构成为主流趋势。该技术通过铆接力和摩擦热的协调匹配，实现对机械连接质量的有效调控，与市面上现有的机械连接工艺相比，接头强度高，工艺成本低，适用材料种类广泛，在高强度材料、低延展率材料以及异质材料连接领域拥有巨大潜力。
上海交通大学李永兵教授科研团队主要研究方向为高性能点连接技术与智能装备，在人工智能及大数据驱动的连接质量实时检测与自适应控制、轻金属/异质材料/异形结构铆接及铆焊复合连接技术、轻金属/异质材料多能场辅助点焊技术等方面取得了丰厚的科研成果，李永兵教授团队承担多项国家、省部级项目，如国家自然科学基金项目、国家重点研发计划新能源汽车专项子课题等重大研究项目
该技术提高了机械连接的材料特性的稳定可靠，夯实基础制造工艺底座，顺应汽车轻量化制造的发展趋势，提高了制造过程中的经济效益，为我国在先进轻量化车体连接方面打破国外技术壁垒提供了重要机遇，助力中国制造。
技术承接方应当具有一定的技术能力，并配备足够的技术人员开展技术转化的系列工作。
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