“流钻螺钉”(FDS)工艺.pptx
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“流钻螺钉”(FDS)工艺.pptx
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“流钻螺钉”(FDS)工艺,一、FDS概述,随着铝合金材料在车身中的广泛应用,铝合金型材以及铸件所占的比例不断增加。
对于板件与型材等管状封闭结构的连接,SPR、点焊等双边连接工艺已无法满足。
目前广泛采用的单边连接方法是FDS流钻螺钉工艺。
然而,此工艺有哪些车型在用、具体使用在什么部位,以及该工艺的最新发展状况如何呢?
“流钻螺钉”工艺则指代的是一种高速旋转软化连接零件,并自攻丝最后拧紧,中心孔处的母材被挤出并在下层板的底部形成一个环状的套管,最终在板材与螺钉之间形成螺纹连接的一种工艺。
该工艺可以在较小变形的情况下实现单边连接,且为一种可拆卸的紧固方式,“流钻螺钉”工艺(别称:
热融自攻丝/热融紧固系统)。
英文中有的翻译为FlowdrillScrews(FDS),也有翻译为FlowFormScrews(FFS)。
目前行业内普遍将“流钻螺钉”简称为FDS。
我们也可以从国外一些主机厂对流钻螺钉的代号上看出差异,比如奥迪称为FDS;奔驰、宝马称为FLS。
FDS发明于1990年,1996年首次应用于莲花轿车车身框架的连接。
由于当时采用的主要是手持夹具进行装夹,整个装配过程的时间和精度不好控制,使得该工艺使用受到限制。
20世纪90年代末,巍博(Weber)为EJOT公司开发了RSF20S螺钉驱动系统,此系统的问世实现了FDS工艺的自动化生产,并可以增大连接的板材总厚度,于2000年首次应用在奥迪A4后轮罩的连接上。
二、FDS工艺历史,FDS连接工艺过程包括六个阶段:
旋转(加热)穿透通孔攻螺纹拧螺纹紧固。
1.加热:
流钻螺钉低速低压与板件表面接触。
2.穿透:
板件在流钻螺钉的高转速高压力作用下产生塑性变形。
(Weber称为“流Flow”前期)3.通孔:
流钻螺钉在板件上钻出柱型通孔。
(Weber称为“流Flow”中期)4.攻螺纹:
板件被流钻螺钉钻破,转速及压力降低,使流钻螺钉可以在孔内自攻螺纹。
(Weber称为“流Flow”后期)5.拧螺纹:
正常螺钉拧紧过程。
6.紧固:
板件冷却并与流钻螺钉紧密贴合,形成一个气密性和水密性极高的连接。
三、FDS工艺的过程,n:
转速F:
压紧力M:
扭矩,四、FDS在车身上的应用,BMW8SeriesCoupe,JaguarI-PACE,优点:
1、可连接的材料种类多,包括超高强钢、铝镁合金、复合材料在内的异种材料;2、单面操作,可用于封闭型腔结构、壁厚大或封闭腔体,无法使用SPR或Clinching;3、板件被加热,板件与螺钉接触好,连接强度大。
4、螺钉可拆卸,回收方便,可使用公制螺栓进行返修。
5、工作环境清洁,无火花、碎屑,几乎无噪声。
缺点1、设备系统成本远高于电阻点焊,铆钉成本高(单价0.15欧元);2、单面施力,连接时需要高强度刚性支撑;3、工艺完成后材料正反面均有较大凸起,同时大量使用会增加车身自重(M5单个螺钉重45g,而SPR铆钉约0.30.8g)4、CT时间长,约为26S(部分设备优化可达到1.53S,取决于板材厚度),五、FDS工艺的优、缺点,FDS是单面自攻螺纹连接,有如下优点:
单面操作:
螺钉高速旋转可以软化金属,因此可在较小变形的情况下实现单边连接,使得连接更加方便;可连接的种类多:
螺钉在连接过程中不需要变形,因此可以用来连接包括超高强钢、铝合金、复合材料在内的任何材料及异种材料;螺钉可拆卸:
回收方便,可以使用公制螺丝返修。
可以有预开孔或者没有预开孔;扭转适宜:
因为连接过程中的旋转摩擦生热使得攻丝旋转扭矩低,大的螺纹接触面而产生大的旋紧扭矩,同时有很高的松开扭矩。
气密性水密性好;工作环境清洁:
FDS工艺过程无碎屑产生,同时不会产生如ImpAcT高速射钉的高噪声。
当然,FDS也具有它的局限性:
车身夹具需要较高的刚性支撑;CycleTime时间较长,约为26秒(通过设备的升级,目前可以做到1.53.5秒,取决于材料及厚度);FDS螺钉成本较高;设备系统成本远高于电阻点焊,越80W人民币/system(FDSGUN+AUTOFeeder+Controller)(设备与钉子的成本受使用量级的影响很大);工艺完成后螺钉正反面均有较大凸起保留;螺钉选用、工艺参数跟螺接材料、螺接姿态等相关因素都需要考虑。
缺失/位置错误,螺栓断裂/破损,边距过小,头部间隙,FDS返修方法:
在缺陷螺钉附近重新打一个螺钉。
六、FDS常见缺陷:
七、设备系统组成:
FDS两种标准枪,StandardLength,ReducedLength,谢谢!
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- 螺钉 FDS 工艺