【连接技术】铝型材连接技术—内螺纹铝套筒

行业观察

据美国铝公司的研究,目前汽车上用铝大致为:铸铝77%,板材11%,挤压材12%。其中的挤压材即为我们通常所说的铝型材,英文通常译为Aluminium Exrusions。我们经常提到的铝点焊只适用于铝板材,那对于铝型材,又是怎么实现连接的呢?

铝型材车体

说到全铝车身,大家首先想到的肯定是捷豹,它一直是全铝车身技术的拥簇者。随着车身铝化的开展,国内也出现了部分尝试,目前备受关注的当属奇瑞小蚂蚁(eQ1)和北汽的小狐狸(LITE)。

1 奇瑞小蚂蚁

小蚂蚁是“全铝空间架构+全复合材料外覆盖件”的轻量化技术平台的首款小型纯电动车型。

图1

图2

小蚂蚁承重试验:

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2 北汽小狐狸

北汽LITE为北极之狐(ARCFOX)的首款量产车型,其与概念车ARCFOX-1一样,采用了全新铝合金框架式车身,单车用铝量超过160kg,占车身重量54%,白车身较传统钢制车身减重30%,全车塑外覆盖件,顶盖部分则为复合材料。

图3

图4

铝套筒

高强度内螺纹铝套筒,特别适合于铝型材内植入高强度螺母的应用。该套筒采用冷连接的方式连接型材的两个端面,使型材两个端面共同承受负载,并起到型材加强筋的作用。

图5

该内螺纹套筒还具有以下特点:

套筒材料为7系特制铝材,与型材不会产生电位腐蚀;套筒本身不具备抗腐蚀能力,但可通过电泳或阳极氧化等工艺使其具有抗腐蚀能力。

内螺纹的强度高,基于两倍螺纹长度,保载可满足10级的受力要求。

高拧紧力矩,满足10.9级螺栓拧紧力矩要求。

螺母范围:M6-M14,及安全带7/16英制螺纹等。

安装孔要求简单。

图6

图7

基本参数

一代标准型铝套筒基本参数如下图:

图8

一代增强型铝套筒基本参数如下图:

图9

发展

上述铝质内螺纹套筒由宾科开发并推广,目前,该技术已发展至第二代,第二代对部分参数进行了调整,具体如图11所示。

图10

二代内螺纹铝套筒基本参数如下图:

图11

公差及尺寸见下图:

图12

总结

传统的备焊螺母方案为在板件上预制一个圆孔,后将备焊螺母凸焊在板件上,从而实现连接功能。对于铝合金,特别是铝型材需要用到备焊螺母时,传统的备焊螺母并不适用。在连接有上层板件时,铝型材容易被压溃,此时便需要一个螺纹套。但是钢制螺纹套与铝合金会引发腐蚀问题,铝质螺纹套与铝型材之间焊接也不利于质量控制。

本文介绍的铝质螺纹套完美地解决了上述问题,并在小蚂蚁等实车上做了充分的验证,该螺纹套与板件之间的配合利用的是过盈配合的原理,不愧为一种铝车身的优秀解决方案。

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