减轻汽车重量的需求催生了组装铝、高强度钢和其他材料的无数新技术。这些新技术包括自穿孔铆钉、流钻螺钉和搅拌摩擦点焊。

虽然所有这些加入技术都是有效的，但它们共享一个主要的缺点：它们都需要汽车OEM来更换其现有的电阻点焊设备。现在，arconic紧固系统和戒指的工程师开发了一种新的钣金连接技术阻力点铆接（RSR） - 结合了传统铆接，具有电阻点焊。新技术快速可靠地加入了各种不同材料，包括钢，高强度铝，高强度钢，超高强度钢，镁和复合材料。并且，更好的是，RSR适用于现有的点焊设备，使OEM能够焊接或铆接接头而不改造其体系。

“实施混合材料组件的障碍技术之一是他们需要全面彻底彻底改革用户的生产设施，”arconic紧固系统的项目工程师Graham Musgrove说。“例如，使用点焊设备的OEM可能必须撕掉它并用铆接设备替换它以容纳混合材料组件。我们的RSR技术简直就是现有点焊设备的改造。您只需将进料系统添加到点焊枪，以将铆钉提供给接头。

“这项技术是完全向后兼容的。如果你想点焊钢件，你仍然可以用同样的设备。你只是不需要把铆钉钉在那个位置上。”

这种紧固技术可用于许多汽车车身装配应用，包括框架、地板、封闭面板、柱子、屋顶和侵入梁。

它是如何工作的

RSR铆钉是一种小的蘑菇形紧固件，由低碳钢(电镀镀锌以防止腐蚀)或铝制成。选用何种材料取决于底板——钢板用钢铆钉，铝板用铝铆钉。

钢铆钉的头部直径为14.2毫米，厚度为2.7毫米。茎的直径为4毫米。有三种阀杆长度- 3,5.5和6.8毫米-用于连接总厚度为0.5至4毫米的顶部薄板(或多个薄板)。也可提供带低轮廓头的钢铆钉。头部直径为11毫米，厚度为1.8毫米。茎长5.5毫米。

铝铆钉的杆直径为8毫米，长3毫米。它的头直径为14.3毫米，厚2.5毫米。它可以加入一个顶部片材（或床单），总厚度为0.5至2毫米。

“这四个紧固件涵盖了我们已经联系的全系列汽车材料。他们有一个非常好的抓地系列，“麻木说。“为了获得头部和车身直径，我们使用标准钢和铝对铝合金点焊的关节强度作为我们的基准。......所说，新的过程提供比传统的点焊更好的块直径，所以我们得到更好的联合力量。“

为了形成一个接头，在标准点焊系统的电极之间放置两个或更多的薄片。上面的板有铆钉孔。下面的表格没有。在循环的开始，一个特殊的紧凑的馈电单元提供一个铆钉在上电极下面。当焊接周期开始时，馈线缩回，电极对铆钉和底板施加力和电流，形成焊缝。整个焊接周期为3 - 5秒，与传统点焊相当。

焊缝在紧固件和底板之间。顶部的薄片不涉及电。相反，它们是由紧固件的头部机械捕捉的。因此，顶板可以是任何材料:相似或不同，油漆或未油漆，导电或不导电。只要顶部薄板的总厚度与紧固件的抓地力范围相匹配，薄板可以是钢、铝、碳纤维、玻璃增强复合材料或塑料的任何组合。

底稿的厚度没有限制。马斯格罗夫说:“显然，这是有实际局限性的。”“你不是在把薄钢板焊接到1英寸厚的钢板上。但一般来说，这个过程对底纸的厚度不敏感，因为你没有穿过底纸。你只是接触它，在顶部焊接。”

铆钉头旨在匹配现有电极的形状并将紧固件置于焊接点上。光斑焊机在顶侧的标准径向电极和底侧的截短电极，以提供平坦的美观接头。

“关键参数是力和电流，就像任何点焊过程一样，所以焊接程序非常相似，”Musgrove说。“如果你的点焊系统现在能够焊接接头，它可以处理RSR。它不需要任何额外的力量或当前的能力。

“事实上，铝RSR实际上需要比标准的铝对铝点焊更少的电流，从而节省了功耗，”他补充道。“传统上，铝对铝点焊比钢到钢焊接需要更多的电流。但是，由于关节中有一个紧固件，它将电流聚焦，使您可以使焊接低于铝的传统点焊的焊缝。“

至于接头设计，适用于电阻点焊的考虑同样适用于RSR。对于这两个过程，边缘距离和点到点间距的设计规则是相似的。Musgrove说:“你可以从点焊获得任何连接强度，我们也可以从RSR获得。”

在大多数情况下，顶部床单必须具有紧固件的孔。但是，如果底板是钢，顶片是铝，则顶部片不一定需要孔。

Musgrove解释说:“RSR钢实际上可以通过铝板挤出来，仍然可以很好地焊接。”“我想说的是，(没有洞)更应该是一个后备计划，因为它确实减少了抓地力范围，增加了循环时间。如果铆钉穿过顶部板，周期时间大约是穿孔所需时间的两倍。”

在大多数情况下，RSR流程需要访问程序集的两端。然而，也可以创建只接触到一侧的接头，就像将薄板焊接到管子上一样。也可以将三张或更多的薄板焊接在一起。“例如，在我们的一个测试叠层中，一个铝板顶部连接到两个钢板底部。紧固件先焊接到顶部钢板，然后再焊接到底部钢板。”

即将推出

arconic紧固系统一直在发展过去两到三年的RSR过程。以前是铝生产商Alcoa Inc.的一部分，Arconic目前正在使用多种汽车OEM来确定如何在车辆组件中使用该过程。

穆斯格罗夫说，他的公司已经在各种材料上焊接了数千个测试板，以确定接头强度和工艺参数。他表示:“我们目前正在进行大量验证。”“关于这项技术的能力，我们仍在学习很多东西。事后看来，我们最初对这个过程的能力有相当有限的看法，但根据客户的反馈……我们了解到，这项技术可以做的远远超过我们最初的想象。”

穆斯格罗夫预计，这项技术将在一到两年内完全商业化。他说:“这个紧固件现在已经成熟了90%。”“第一代馈源系统已经准备就绪，正在用于我们的所有验证工作。然而，基于经验教训，我们正在研发第二代馈源系统，该系统将更紧凑、适应性更强、成本更低。”

虽然这项技术最初的目标是汽车行业，但Arconic也开始看到其他行业的兴趣，包括航空航天和重型卡车。Musgrove承认:“这是一种钣金连接技术，所以我认为它不会应用到轨道车组装等使用更重规格材料的应用中。”

有关RSR的更多信息，请致电254-751-5225或访问www.arconicrsr.com．