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鎖鉚鉚接:汽車“輕量化”連接工藝技術(shù)

專訪一浦萊斯總裁王云慶先生

2016年12月08日 11:0 7621次瀏覽 來源:   分類: 鎂資訊

       在新的排放標(biāo)準(zhǔn)以及節(jié)能環(huán)保壓力下,汽車輕量化成了全球汽車行業(yè)的一個主流發(fā)展方向。要實現(xiàn)汽車車身輕量化的主要途徑是,車身輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計、選用輕量化材料和采用輕量化工藝與裝備技術(shù)等,其中前面兩點大家目前談的比較多,尤其在整車廠,而第三點就需要專業(yè)企業(yè)專注于工藝技術(shù)領(lǐng)域深入研究,并且有非常成熟的技術(shù),所以較容易被忽略,譬如鎖鉚技術(shù)。
       十六年前,鎖鉚技術(shù)作為一種連接技術(shù),被稱為下一代車身制造技術(shù)。在過去一段時間,僅在高端鋁合金車身上應(yīng)用,在傳統(tǒng)鋼制車身制造過程中發(fā)展空間有限。但隨著鋁合金、鎂合金、工程塑料、高強鋼板、碳纖材料及復(fù)合材料等輕量化材料越來越廣泛地被應(yīng)用于汽車制造中,這種適用于各種輕量化材料的鉚接技術(shù)就顯得尤為重要。那么,鉚接技術(shù)是怎樣一種連接技術(shù)?其實如何實現(xiàn)汽車輕量化的?目前的技術(shù)水平又如何……針對這一系列的問題,記者日前采訪了一浦萊斯精密技術(shù)(深圳)有限公司總裁王云慶。以下為本次采訪實錄:
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記者:油耗標(biāo)準(zhǔn)的不斷收緊以及新能源汽車的發(fā)展使得汽車輕量化技術(shù)成為行業(yè)熱門,請王總簡要介紹下一浦萊斯在輕量化方面的主要技術(shù)方案?
王云慶:我們在汽車輕量化方面的技術(shù)方案主要是鎖鉚技術(shù)4.0解決方案,從工藝和裝備方面來實現(xiàn)各種輕量化材料組合的鉚接機械性能和鉚接點的力學(xué)性能,從而實現(xiàn)車身減重,進而滿足新的排放要求和動力發(fā)展空間要求,做到真正的省油、省錢、環(huán)保。
       大家都知道,采用傳統(tǒng)焊接方式制造車身時,常常存在虛焊、漏焊、焊不牢的質(zhì)量缺陷,設(shè)計師擔(dān)心焊不牢會出現(xiàn)質(zhì)量事故,就采用增加焊點來保證強度的方法,但也因此增加了工藝成本和人力成本。對于鋁合金車身來說,由于合金成分里有鎂,鎂的燃點又很低,采用傳統(tǒng)的特種焊接方式,會使焊接點30%的強度不見了。而且,鋁合金焊接需要特種裝備,這種裝備不但成本很高,人員方面也需要專門培訓(xùn),再加上焊接是熱連接,焊接過程中還會出現(xiàn)部件扭曲等問題,使得加工過程可控性比較差。而我們的鉚接,尤其是鎖鉚和無鉚連接是一種冷連接,沒有熱的作用,就意味著沒有更高的能耗和操作成本,加上我們專門的在線鉚接質(zhì)量管理系統(tǒng)對加工過程進行監(jiān)控,以保證每一個點都經(jīng)過質(zhì)量監(jiān)控,無需再增加冗余鉚點,既縮減了成本,又達到保證輕量材料身鉚接質(zhì)量的效果。同時,使用鉚接技術(shù),也省去昂貴的勞保投入和環(huán)保投入。
     記者:如今激光焊接、膠接等連接方式在汽車輕量化過程中也被越來越多地提及,那么與這兩種連接方式相比,鎖鉚鉚接的優(yōu)勢是什么?
     王云慶:與特種激光焊接相比,鎖鉚鉚接在投資和能耗方面具有顯著的成本優(yōu)勢,特別是對于不同材質(zhì)組合及加膠材料組合的連接,更是具有不可比擬的優(yōu)勢。而與膠接工藝相比,鎖鉚鉚接具有生產(chǎn)成本和效率優(yōu)勢。因此,與這兩種連接方式相比,鎖鉚鉚接都有顯著的優(yōu)勢,但如果將鎖鉚鉚接與它們組合的話,則又可以優(yōu)勢互補。以鎖鉚鉚接和膠接組合為例,不但可以解決汽車隔音降噪和防水問題,大大縮短粘膠固化時間,提高生產(chǎn)效率,還能夠防止粘膠老化可能帶來的質(zhì)量缺陷。
     記者:您在這次的汽車與環(huán)境論壇上提到了 “鉚接4.0”的概念,之所以稱其為“4.0”,是否代表這是一個再度升級的方案?
     王云慶:從某種程度上來講,我們的“鉚接4.0”類似于德國講的工業(yè)4.0,但工業(yè)4.0講的是大工業(yè),而我們一浦萊斯只專注于鉚接裝配,所以稱其為“鉚接4.0”。其實鉚接4.0是工業(yè)4.0的一個分支,它主要針對新能源汽車鋁合金車身制造方案,具有以下四個特點:
       第一,必須是自動化。自動化才能高效生產(chǎn),帶來更高的產(chǎn)品一致性;自動化才能減員增效,節(jié)約人力成本提升效率。
       第二,技術(shù)裝備智能化。前面自動化解決的是提高效率問題,智能化則是把一邊生產(chǎn)一邊檢驗結(jié)合在一起,解決在智能化制造過程中,避免缺陷產(chǎn)品重復(fù)生產(chǎn)的問題。因為如果只側(cè)重自動化的話,一旦出現(xiàn)不良品,自動化生產(chǎn)條件下,就會連續(xù)連續(xù)出現(xiàn)不良品,除非檢驗人員檢驗出來,否則一旦用于整車制造,最終結(jié)果只有召回,對主機廠損失非常大。而把智能化加進來以后,就是將生產(chǎn)和質(zhì)量檢驗有機結(jié)合在一起,每生產(chǎn)一件產(chǎn)品、每鉚接一個點,進行相應(yīng)的質(zhì)量檢驗,通過這樣的智能化控制防止批量缺陷。
       第三,生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)信息化。信息化就是我們把生產(chǎn)過程設(shè)定的參數(shù)和結(jié)果參數(shù)進行采集并儲存到服務(wù)器里面,進行追溯化管理。這樣的追溯化管理有一個好處,就是將來如果出現(xiàn)汽車質(zhì)量事故或其他一些缺陷,憑借這些數(shù)據(jù)信息能夠分析判定責(zé)任到底在主機廠還是配套廠,究竟是設(shè)計問題還是生產(chǎn)問題,是裝備問題還是人員問題,還可以追溯到是哪一個時間段、哪一臺生產(chǎn)設(shè)備按什么流程去生產(chǎn)的。從而間接為我們優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支撐。
       第四,生產(chǎn)設(shè)備體系網(wǎng)絡(luò)化,這里主要是對生產(chǎn)、質(zhì)檢和物流等制造過程進行網(wǎng)絡(luò)化管理,如我們的產(chǎn)品賣給客戶了,我們可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并經(jīng)過客戶批準(zhǔn)在本部對遠端設(shè)備進行遠程監(jiān)控和遠程診斷,快速解決問題并減少服務(wù)成本。
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      記者:目前,鎖鉚行業(yè)的整體技術(shù)水平是怎樣的?
      王云慶:鎖鉚鉚接作為新型鉚接技術(shù),屬于細分領(lǐng)域,在全球來講也就幾家,我們一浦萊斯是一家,英國、德國、美國還有幾家,技術(shù)方面我們已經(jīng)躋身于世界先進水平,具體表現(xiàn)為,我們可以為客戶提供從咨詢服務(wù),試驗試制,到鉚釘選型與開發(fā)、鉚接設(shè)備選型與開發(fā)、機器人鉚接系統(tǒng)集成,以及售后維保服務(wù)等整體鉚接技術(shù)解決方案。并輔以無鉚,沖鉚,多鼓拉鉚和鉚接緊固件,形成一個完整的輕量化車身鉚接技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈,能滿足客戶從手動裝配到經(jīng)濟型裝配、自動化裝配、機器人工作站等多樣化的裝備需求。緊固件鉚釘方面,我們現(xiàn)在有上百種鎖鉚鉚釘型號,可以滿足包括鋁合金板材、型材甚至鑄造材料,高強鋼板和工程塑料等多種輕量化材料組合的各種鉚接要求。上面這些都是目前國際上大型企業(yè)的技術(shù)水平,我們也能夠達到。
       記者:根據(jù)前面的介紹,我們知道無論鋁合金還是碳纖維,應(yīng)用于汽車輕量化,成本都是一大制約因素,而鎖鉚鉚接恰好可以降低鋁合金車身生產(chǎn)綜合成本,能否請您具體解釋一下?
       王云慶:十六年前,我們將鋁合金車身稱為下一代車身,與之匹配的鎖鉚鉚接工藝技術(shù)我們稱之為下一代連接技術(shù)。一轉(zhuǎn)眼,隨著新能源汽車輕量化車身設(shè)計的發(fā)展,鎖鉚鉚接作為新一代車身制造技術(shù),與傳統(tǒng)拉鉚鉚接和特種焊接相比,為降低鋁合金車身生產(chǎn)綜合成本做出了顯著貢獻。具體來說,有以下幾點:
       第一,沒有前處理和后處理工序,一步完成,工作效率高;第二,冷連接工藝能耗小,操作成本低; 第三,操作人員技術(shù)門檻低,人工成本低;第四,生產(chǎn)過程沒有煙塵、毒氣和噪音,無需昂貴的勞保投入和環(huán)保投入。因此,綜合成本低。
      記者:結(jié)合目前汽車車身材料選用趨勢,如果說鋁合金應(yīng)用是現(xiàn)在,那么碳纖維可能就是未來,對此一浦萊斯有何思考?現(xiàn)在有涉及到碳纖維方面的工藝和技術(shù)嗎?
       王云慶:我們認為新一代新能源汽車車身材料主要是鋁合金或鋼鋁混搭材料,而碳纖維和鎂合金很可能是下一代車身的主要材料,因此我們一浦萊斯現(xiàn)在已經(jīng)在進行這方面的技術(shù)研發(fā)和儲備,已經(jīng)在著手研究碳纖材料上的緊固件生根裝配技術(shù)、碳纖材料與鋁合金材料之間的鎖鉚鉚接以及鎂合金材料的鎖鉚鉚接等工藝技術(shù)研究。我們還為此專門建立了中國唯一一家綜合性鉚接工藝試驗室,進行鎖鉚鉚接、無鉚鉚接、多鼓拉鉚鉚接、自沖鉚鉚接、壓鉚鉚接和特殊鉚接緊固件等方面技術(shù)的開發(fā)和試驗,從而解決各種輕量化材料之間的高質(zhì)量連接問題和輕量化材料上面的緊固件生根裝配問題。
       最近我們也收到了一些關(guān)于碳纖材料鉚接方面的需求,目前國內(nèi)有幾家車廠正在探索寶馬i8上面的碳纖材料的應(yīng)用,為他們做了一些炭纖材料與鋁合金之間的鉚接試驗,以及炭纖板件上鉚接緊固件生根螺母螺柱試驗,這個工作在下面幾年還會不斷去做。另外,我們跟高校研究所也有合作,為他們研究解決輕質(zhì)鎂合金材料或碳纖材料等材料組合之間鉚接問題。上面所有這些行動可以說都是為再下一代車身技術(shù)做一些準(zhǔn)備和技術(shù)儲備。
        記者:一浦萊斯的連接方案,尤其是鎖鉚鉚接方案在國內(nèi)汽車市場的推廣情況如何?
       王云慶:我們對鎖鉚技術(shù)的宣傳已經(jīng)有十幾年了,除了制定有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)外,我們本身是鎖鉚鉚接結(jié)構(gòu)國內(nèi)專利的擁有者——我們擁有以鎖鉚鉚接技術(shù)為主的15項專利技術(shù)、12項計算機著作權(quán),并于2014年通過了汽車行業(yè)質(zhì)量管理體系ISO/TS16949,所以,在車身制造特別是鋁合金車身制造的解決方案上面,已經(jīng)得到了眾多新能源汽車廠家的認可和應(yīng)用。目前,我們不僅為主機廠提供和建設(shè)鉚接試驗試制工藝標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備,而且也為主機廠提供鋁合金車身制造的對標(biāo)、工藝分析服務(wù)、各種輕量化材料組合試驗以及鉚接力學(xué)性能大數(shù)據(jù)服務(wù)。我們已經(jīng)和一汽的汽研中心、東風(fēng)越野車和長城汽車做了一些聯(lián)合試驗和項目合作,已經(jīng)中標(biāo)為長安汽車建立的系統(tǒng)的鉚接實驗室,已經(jīng)比亞迪大巴車和奇瑞新能源汽車提供我們的鉚接技術(shù)設(shè)備和緊固件產(chǎn)品,還有幾家新能源汽車公司也正在評估準(zhǔn)備與我們合作,主要解決鋁合金和各種輕量化材料組合之間的連接問題。2017年之后,我們的輕量化車身鉚接方案將逐步推廣到各主機廠的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
       記者:在連接技術(shù)上,國內(nèi)也有很多提供這方面服務(wù)的公司,與他們相比,您覺得一浦萊斯的競爭優(yōu)勢在哪里?
      王云慶:國內(nèi)的主機廠,過去使用和熟悉的連接工藝主要是焊接和傳統(tǒng)鉚接,對鋁合金車身制造的先進鉚接工藝儲備較少,真正擁有技術(shù)積累和應(yīng)用經(jīng)驗的廠家在全球來說僅有寥寥幾家,這方面來講我們有絕對的優(yōu)勢,特別是多層材料、混搭材料組合,使用傳統(tǒng)連接技術(shù)根本無法滿足要求。而且,我們的連接技術(shù)不僅僅應(yīng)用于汽車行業(yè),在建筑領(lǐng)域、光伏發(fā)電領(lǐng)域、工業(yè)產(chǎn)品如電梯等領(lǐng)域、家電領(lǐng)域等也有廣泛的應(yīng)用,技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。
       此外,基于試驗室試驗和研究基礎(chǔ),我們現(xiàn)在已經(jīng)積累了上萬份各種材料組合的試驗報告,可以為汽車工業(yè)車身設(shè)計提供鉚接力學(xué)性能大數(shù)據(jù)服務(wù),用于幫助主機廠實現(xiàn)正向開發(fā)設(shè)計和CAE分析及工藝規(guī)劃,為他們下一步生產(chǎn)作準(zhǔn)備;還可以給他們做對標(biāo)服務(wù)。比如他們想趕上哪個國外車型的技術(shù)水平,我們就幫他們一起分析該款車型用了哪些工藝技術(shù)、為什么要用這些技術(shù)、這些技術(shù)用了有什么好處。我們已經(jīng)做過奧迪A8、奧迪TT,特斯拉Model S等車型的對標(biāo)服務(wù)。我們還跟一些大學(xué)、實驗室合作,如我們跟通用汽車實驗室合作,研究更輕的鎂合金板件之間的鎖鉚鉚接,與一些大學(xué)聯(lián)合做一些鈦合金方面的鉚接研究,共同提升技術(shù)水平。因此,作為根植中國的鉚接技術(shù)企業(yè),在英國、德國、美國等擁有同樣鉚接技術(shù)賣高價卻又不愿向中國廠家敞開實質(zhì)技術(shù)內(nèi)涵的情況下,一浦萊斯正在不斷地打破國外的技術(shù)壁壘和國內(nèi)的心理壁壘,讓國內(nèi)汽車制造商低成本大規(guī)模使用鎖鉚技術(shù)制造輕量化新能源國民車成為可能。
        記者:就連接技術(shù)而言,一浦萊斯之后提升的方向是什么?
        王云慶:俗話說,學(xué)無止境,對于連接技術(shù)的研發(fā)也是如此。由于每一家整車廠使用的汽車輕量化材料及材料組合各有不同,中間出現(xiàn)的問題也會千變?nèi)f化,這就意味著我們必須進行更多的試驗來找到更多的解決辦法。所以,未來我們將一如既往做好每一個鉚接點,讓每一點都經(jīng)得起質(zhì)量的檢驗,不斷提升和充實我們鉚接4.0解決方案,即自動化效率、智能化程度、信息化追溯以及網(wǎng)絡(luò)化管理。因此,簡單來說,EPRESS今后的提升方向是:一方面拓寬可鉚接的材料組合的邊界,開發(fā)更多的鉚釘產(chǎn)品;另一方面,進一步提升EPRESS鉚接裝備的質(zhì)量和可靠性以及應(yīng)用深度,為用戶創(chuàng)造更大價值。
         記者:結(jié)合汽車行業(yè)的整體發(fā)展情況來看,您認為輕量化連接技術(shù)的應(yīng)用前景如何?
         王云慶:我個人覺得未來輕量化連接技術(shù)的前途很廣闊,因為創(chuàng)新鉚接工藝技術(shù)解決的不僅僅是鋁合金車身輕量化過程中遇到的連接問題,更是在引領(lǐng)我們基礎(chǔ)鉚接技術(shù)進行根本性變革和跳越式進步,而且輕量化是目前全球汽車產(chǎn)業(yè)的大勢所趨,新能源汽車產(chǎn)業(yè)又是我們國家政策重點扶持的對象,這些都為輕量化連接技術(shù)提供了良好的發(fā)展機遇和巨大的發(fā)展空間。
       推動鎖鉚冷連接替代焊接熱連接,讓汽車制造者享受清潔的工作小環(huán)境使我們的責(zé)任;讓豪華車的制造技術(shù)服務(wù)于中國經(jīng)濟型新能源汽車,進而改善大家生存的大環(huán)境是我們的情懷,也更是EPRESS人的使命。

責(zé)任編輯:陳巖

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