汽车制造商往往是最新产品和组装工艺创新的推动力量。举个例子:自1996年以来，欧洲汽车制造商就一直在使用流钻螺丝来组装由铝和薄材料制成的车身面板和底盘，这在减轻汽车重量方面继续受到青睐。

意识到这一趋势，几位美国汽车和卡车制造商已经开始使用流动钻孔螺钉组装的装配体面板。美国汽车螺钉的生产安装可以在今年晚些时候开始。

出于几个原因，制造商更喜欢在面板组装中使用这些螺丝。它们可以安装穿孔或钻孔，也可以不安装，而且它们通常比点焊更容易安装，也更经济。流动钻孔螺钉允许不带c形框架的单边组装，不需要反螺母。最后，安装可以通过固定或机器人辅助的螺丝驱动系统实现自动化，从而实现高吞吐量。

紧固件

随着名称所暗示的，紧固件基于流动钻孔，是在金属部件中产生螺纹或未螺纹孔的方法。这几十年的过程涉及在相对高的轴向压力和旋转速度下通过金属表面钻钢工具，以产生孔或衬套而不去除任何金属。

该工具顶部为圆柱形，中间为圆锥形，底部为圆锥形，顶端锋利。当纺丝的尖端接触到材料时，就会产生热量，使材料柔软且有足够的延展性，从而形成和穿孔。工具穿过材料，在上表面留下一个薄的置换材料环，在下表面留下一个衬套。这个过程通常只需要几秒钟。

德国紧固件企业以该技术为基础，开发出了可以同时在2 ~ 4片薄金属板上钻孔并连接的自穿孔和挤压的“流动钻孔螺钉”。可提供的紧固件包括EJOT GmbH & Co.的FDS, Schrauben Betzer GmbH & Co.的Pentaflow和Arnold Umformtechnik GmbH & Co.的Flowform。

螺钉经过表面硬化或通过硬化处理，在某些情况下，还经过回火处理以提供高抗拉强度。他们有各种各样的头-六角形，菲利普斯，男性Torx，女性Torx，和Torx + -可以很容易地拆除和重复使用。然而，这些螺丝有一些关键的设计差异。

EJOT制造了三种FDS螺钉，其中两种专为无孔应用而设计。标准和BS版本的特点是在头部下面有一个凹槽区，因此一些挤压材料可以在形成贯穿牵伸的过程中收集在那里。

当孔形成，这种材料形成一个薄唇周围的螺纹孔的顶部。大多数挤压的材料去背面的底片，在那里它有助于螺纹啮合，基本上作为计数器螺母。

标准螺丝可以产生三倍于原表面厚度的牵伸。

标准和BS螺钉具有无螺纹的锥形尖端，可以穿过钢、铝和镁。标准螺丝有一个尖头，最适合自动化装配。BS螺杆顶端有凹槽，适用于手动和自动化高强度材料的装配。然而，在最初的钻井过程中，BS螺杆确实会产生一些碎屑。

第三个版本，PKS，具有无螺纹平锥形尖端，也可以刺穿不锈钢。该螺杆无凹槽区，通常用于手动装配有冲孔或钻孔的零件。然而，EJOT可以优化螺杆头部的几何形状，以适应挤压材料，因此PKS可以用于没有孔的组件。

Pentaflow螺钉有两个系列，Form C和Form F，都是全螺纹的。形式C紧固件有一个锥形尖，螺纹侧面形成螺纹孔的边缘。相比之下，F型螺钉具有截断的锥尖，不会损坏敏感部件，如电缆，位于底部金属板下面。

流变是一种带有未剥离，尖锐的锥形尖端的三臂螺丝。Trilobular螺纹具有三角形的横截面而不是圆形横截面。这种设计增加了持有强度，同时减少了材料位移。它在螺纹形成和拧紧扭矩之间也产生更大的差异。

安装过程

在早期的应用中，钻井螺丝与手持式电动螺丝刀一起安装，但现在很少这样做，因为手持式工具无法产生足够的主轴转速和扭矩。首选的工具是RSF20S自动螺丝驱动系统，该系统由Weber Schraubautomaten GmbH (Weber screwdriving Systems Inc.的德国母公司)开发。该工具可以与重型六轴串联机器人固定或集成。汽车制造商在两方面都使用这个系统。

在组装期间，每个流动钻孔螺钉通过接收管和夹头钳被自动吹送。钳口暂时握住螺丝，直到它被下降的螺丝螺丝螺丝向下推动以开始安装。

螺丝安装有六个步骤。在第一步中，螺杆采用高推力和主轴旋转来加热金属表面。接下来，随着局部热量的增加，螺杆开始流入塑化材料。第三步是在材料堆的反面形成通气孔。

EJOT USA地区销售经理Rich Sarfoh说:“此时，流阶段结束，滚丝阶段开始。主轴转速降低，螺纹在孔中形成，不会产生任何材料屑。

在步骤五，再次自动降低主轴RPM和推力。螺杆开始用作标准紧固件，并且被驱动到编程扭矩。由于螺钉驱动所有金属，有完全线程接合。螺钉现在完全坐着并拧紧到正确的扭矩上。作为加入金属凉爽，它们在螺纹周围收缩以增加关节完整性。

根据金属的加入，使用RSF20S系统的周期时间为1.5到5秒。使用手持工具的循环时间为4到8秒。

自动化系统功能

RSF20S每周期安装一个FDS标准或PKS螺杆，旋转速度可达5,000 rpm。通常，螺钉是M5或M6，18至28毫米长。RSF20S可以产生高达1.5千杆的轴向力，螺纹成型扭矩高达8牛顿仪表，最终座椅扭矩高达15牛顿仪表。主轴以标准，紧凑型和Z样式配置 - 后者用于抵消室应用。

到目前为止，RSF20S已经将2到4片铝、镁、钢和不锈钢板连接在一起，最厚的层在中间和底部。最大钣金深度为:铝，6毫米;镁、4.5毫米;钢铁、2毫米;还有不锈钢，1.5毫米。该系统使用主动深度装置自动从零件表面获得零基准面。这使得机器人控制器可以快速改变深度监测。

RSF20S的核心是基于Windows的基于Window的C50S控制器，它现在在第二代和标准或软PLC版本中提供。标准控制器提供实时螺丝螺纹处理曲线，并执行统计分析和系统诊断。使用软PLC版本可以实现过程和序列控制。

Weber screw - driving Systems总裁Jim Graham说:“RSF和其他外围设备的过程和顺序控制可以通过专有的可视化技术进行控制。“对于地球上任何地方的任何组件，全天候24小时都可提供完全可追踪的安装数据和实时紧固策略变化。有了客户的许可和事先安排，韦伯还可以从外部监控和控制客户的装配策略。”

汽车制造商接受这一概念

虽然FDS螺杆在1990年获得专利，但直到1996年才用于汽车组装。这是因为当时的电动工具缺乏安装紧固件所需的速度和动力。

Sarfoh说:“最初，只有低转速的钻头或螺丝刀可用来安装螺丝。”“后来，阿特拉斯·科普柯(Atlas Copco)推出了一款dc驱动的高性能驱动器，转速可超过2000转/分。”

1996年，英国汽车制造商莲花汽车公司开始使用这种手持工具和FDS螺丝组装Elise和Exige模型的空间框架。然而，Atlas Copco工具也有局限性，特别是在周期时间和控制方面。

20世纪90年代末，Weber Schraubautomaten为EJOT开发了最初的RSF20S螺丝驱动系统。除了自动化，该系统还可以将螺丝安装到较厚的材料上，特别是大于1.2毫米的钢和大于3毫米的铝。

“大约在2000年，第一次机器人组装完成了，”格雷厄姆说。“这是一辆奥迪A4后轮外壳，两块金属板连接在一起。”

奥迪AG执行了这一组件四年，在此期间，Weber增强了RSF20S与C50S的新控制器。2005年，奥迪开始使用增强型RSF20s来组装TT轿跑车上的底盘，地板平底锅和后舱壁。今天，在德国伊格塞尔施塔特的奥迪工厂，TT Coupe的白色装配线具有16个机器人辅助螺丝刀系统。在同一厂房，车轮拱的螺钉通过静止站的固定RSF20S机插入。总的来说，229个螺钉安装在TT轿跑车中，没有任何穿孔或钻孔。

2006年，奥迪开始在德国Neckarsulm工厂使用FDS螺丝组装原A6和R8的铝制底盘。两年后，螺丝钉被用于新的A8。奥迪继续增加FDS螺丝的数量，它安装在这些车型。目前，R8车身外壳装配了310个FDS螺丝，而新的A8包含740个FDS螺丝。

在过去的五年中，许多其他欧洲汽车制造商已经开始使用，或扩大了对流动钻螺钉的使用。制造商包括:

•通用汽车(GM)的欧宝(Opel)，用于Speedster的铝制空间车架。通用欧宝还使用了EJOT flash(流体管线装配系统支架)系统，该系统涉及在安装前将每个螺钉插入一个热塑夹，以确保自由定位和无芯片组装。

•捷豹，XK和X150的铝箱。

•莲花汽车，在质子中的铝制底盘。

•大众汽车(Volkswagen)，用于十字途安(Cross Touran)入门踏板的封面。

•蒂森克虏伯(ThyssenKrupp)，用于兰博基尼(Lamborghini)的车身面板。

•费勒汽车公司(Fehrer Automotive)和美国铝业公司(Alcoa)生产车身面板。

其他欧洲制造商使用，测试或评估过程和设备是日产，Magna，Freightliner卡车，陆罗文，戴姆勒，保时捷，菲亚特和宝马。

总体而言，六个国家的汽车制造商采用了流钻螺丝:德国、意大利、英国、丹麦、匈牙利和波兰。随着美国四家主要汽车和卡车制造商在组装试验和样品生产中测试这种螺丝，美国可能在2011年某个时候成为第7个国家。