車體的輕量化革新是否預示今日的扣件與緊固技術將在未來被取代?

(整理/惠達編輯部)
 
日經新聞報導，汽車產業現在將目光聚焦在異種材料的接合，這種關鍵技術可以實現「複數材料設計」，為汽車的車體帶來前所未有的輕量化，但問題就在於不同種類金屬的不同特性使得接合很困難。在「複數材料設計」領域中領先世界的歐洲汽車製造商在接合鋁合金與鋼材時，大都使用自沖孔鉚釘(SPR，Self-Piercing Rivet)和流鑽螺絲(FDS，Flow Drill Screw，在工件表面頂壓螺絲的同時使螺絲高速旋轉，在多層板料中自攻形成螺紋)。將鋁合金板與鋼板疊在一起，把鉚釘打入鋁合金板，再把外形像自攻螺絲且前端很尖銳的流鑽螺絲旋入以完成接合。
 
日本汽車業者正在追趕歐洲的腳步，推動車體的複數材料化，但現在才導入SPR/FDS自動緊固技術，起步還是比歐洲來得晚。對此，神戸製鋼所與發那科株式會社開發了一套超越SPR/FDS自動緊固技術的自動異種材料接合技術，稱為「金屬元件電弧點銲機械手(element arc spot welding robotic system)」，可以把拉伸強度超過590MPa的高張力鋼板與鋁合金接合在一起，甚至可以接合980MPa以上的超高張力鋼板。高張力鋼板只要拉伸張力越大，輕量化效果就越好。
 
反之，SPR/FDS自動緊固技術並無法接合高張力鋼板與超高張力鋼板，因為鋼板的表面太硬，自沖孔鉚釘和流鑽螺絲都無法穿刺。
 
接合速度不夠快的技術不但無法配合汽車的生產節奏，也會增加成本，所以無法使用在汽車的量產。但該機械手的接合速度很快，每一個接合點只需花不到2秒。此外，該機械手可以從單一側面接合工件，由於不是採用雙側接合的方式，所以設計的自由度很高。
 
反之，自沖孔鉚釘的接合方式是採雙側接合，一定要用強力C形夾具把鋁合金板和超高張力鋼板壓緊後才能把自沖孔鉚釘打進去，降低了設計自由度。因此汽車業者希望廢止兩側接合的呼聲越來越高。神戸製鋼所已表示將在未來兩三年內讓該機械手實用化。
 
編按：車用扣件與汽車的輕量化科技發展緊密相連，未來SPR/FDS自動緊固技術是否會被取代仍待觀察，但可確定的是，在輕量化科技探索未知領域的同時，車用扣件能否跟著演化以追趕最新的組裝要求，將會是車用扣件廠商必須緊盯的部分。持續鎖定惠達螺絲世界雜誌官網，為您帶來歐美亞各強車用扣件的最新情報！