干系数据表明，汽车减重10%，加速性能提升0.5s(0～100 km/h)，制动间隔缩短3m，尾气排放减少7%，燃油经济性提升(100km节省0.7L)，动力提升，底盘操控提升，有效负载和牵引增加130 kg。采取铝合金材质车身、底盘等是实现轻量化的有效路子，目前主机厂对汽车用铝合金的连接办法紧张有铝弧焊，自冲铆接，热熔自攻丝， 无铆连接等。
01 试验
一、准备
铝弧焊选取板料为120mm×60mm×2mm的6082-T6铝板；自冲铆接，热熔自攻丝，无铆连接等采取100mm×20mm×2mm的6082-T6铝板，6082-T6化学身分及力学性能如下表，6082-T6抗拉强度实测330MPa，断后延伸率10%。
二、连接试验
2.1 铝弧焊
试验设备TPS2700型CMT焊机，保护气为99.99%氩气，流量为20 L/min，对接焊缝坡口形式为I型（I=0）,采取一元参数单面焊接，焊接前用钢丝刷去除表面氧化皮，焊接完成后切头去尾25mm，中间部分切成拉伸试样，宽度统一为20mm。采取万能拉力试验机剖析焊缝接头强度,每组强度测试平行样3组。对对接接头进行显微硬度测试，硬度测试点间距为0.5mm。
2.2 SPR
SPR采取Tucker设备, 如图1a，选用C5.3×7H2钉，M260028模。采取100mm×20 mm×2mm的6082-T6铝板搭接，每组三组平行样进行拉伸试验。
2.3 FDS
FDS采取WEBER RSF系统，如图1b，流钻螺钉采取EJOT品牌。采取100 mm×20mm×2mm的6082-T6铝板搭接，每组三组平行样进行拉伸试验。
2.4 Clinch
Clinch采ECKOLD品牌，如图1c。采取100mm×20mm×2mm的6082-T6铝板搭接，每组3组平行样进行拉伸试验。
图1 连接试验设备
02 谈论
一、MIG焊接3种连接办法比较
焊接接头常用的形式有对接，搭接，角接，以及双面搭接等。采取2mm 厚度 6082-T6，对可进行力学拉伸测试的3种接头进行焊接强度研究比较，如图2所示。
图2 MIG焊三种焊接形式接头力学性能比拟图
a. 对接
厚2mm宽20mm的6082-T6对接最大拉力为8.82kN，接头效率为64%，拉伸断裂位置为间隔焊缝中央10mm 旁边位置的热影响区，断口处呈现轻微颈缩，如图 3a，对付6系铝合金，特殊是6082-T6这种强烈依赖Mg2Si强化相强化的铝合金，焊接接头强度丢失较为明显，对付6xxx 铝合金来说紧张是过期效带来的 Mg2Si 强化相粒子的终年夜，从而弱化了对位错移动的钉扎浸染，是接头最弱的区域。
如图4，对对接接头的显微硬度进行了测试，创造焊缝本体在间隔焊缝中央线0～2mm区域显微硬度较低，焊缝本体在间隔焊缝中央线2～4mm区域显微硬度逐渐增大，这是由于在间隔焊缝边缘时焊缝熔体凝固冷却速率较快，晶粒细化，硬度逐渐增大，在间隔焊缝中央线6～13mm区域，显微硬度值最低约为67.7HV1，比较较于母材区域显微硬度值超过95HV1，该区域强度明显较弱，为热影响区，当轴向拉力浸染时，一样平常在此区域断裂，虽然焊缝本身中央区域硬度也较低，但由于有焊缝余高的加强浸染，以是一样平常不会断裂在焊缝本身。
b. 搭接
厚2mm宽20mm的6082-T6对接最大拉力为6.74kN，接头效率为48.9%，断裂位置在焊缝处，如图3b，搭接接头效率低，断在焊缝处的缘故原由紧张是搭接接头两层板之间的间隙处存在应力集中，该间隙点位断裂起源，沿着焊缝撕裂。
c. 双面焊接
厚2mm宽20mm的6082-T6对接最大拉力为8.39kN，接头效率为60.9%，断裂位置在热影响区，如图3c，双面搭接能较好的避免单面搭接由于间隙应力集中点带来的接头效率较低的问题。
图3 MIG焊三种焊接形式
图4 对接接头显微硬度值随焊缝中央间隔变革
二、SPR，FDS，CLinch等连接办法比较
PR，FDS，Clinch 是目前铝合金最常用的铝合金连接办法，不同连接办法拉断失落效办法不同， 如图5。
图5 SPR、FDS、Clinch三种连接办法断裂失落效示意图
a. SPR
厚2mm宽20mm的6082-T6 SPR 搭接接头均匀拉力为7.11 kN，能量接管值为36.2 J，拉断失落效办法为铆钉从板材中脱出(当然不能一概而论， 详细失落效办法决定于板材厚度，强度，铆接效果等)， SPR铆钉材料本钱大约为0.3元/颗。SPR目前紧张用于钢铝连接(合营构造胶利用)，铝铝连接，须要板材双面可达，单个铆点节拍大约为5～6s。
b. FDS
厚2mm宽20mm的6082-T6 FDS搭接接头均匀拉力为8.39kN，能量接管值为40.1J，断裂办法为钉子剪割断裂，FDS 钉子价格大约为0.8元，FDS 适宜于板材和型材的搭接，由于剩余的钉子长度更适宜在型材空腔中，对付铝合金的连接无需预开孔，对付钢和铝型材的连接，钢板侧须要预开孔(当然1.2mm厚度一下的DC04等强度较低材质也可不用开孔)，拉断失落效办法为钉子断裂(当然也不能一概而论，详细失落效办法决定于板材厚度和强度)。
c. Clinch
厚2mm宽20mm的6082-T6 Clinch搭接接头均匀拉力为3.02kN，能量接管值为2.6 J。6082-T6 2mm厚度材料Clinch 为无铆连接，不须要额外的钉子，以是本钱较低，适用于对力学性能哀求不高的地方，拉断的失落效办法为高下板形成的互锁构造分离。
d. 铝弧焊
弧焊与以上3种连接办法比较有点繁芜，须要转换，按照目前设计一样平常SPR铆点等设计间距约为60 mm，铝弧焊为减小热变形需采取间断焊接，假设设计上 6082-T6 2 mm 厚度材料焊接长度20mm，间断40mm，而20mm焊接搭接长度最大均匀拉力为6.74 kN，能量接管值为13.5J，接头效率约为48.9%，拉断位置在焊缝本体处。国产铝焊丝价格大约50元/Kg，入口铝焊丝价格约为100元/Kg，按照国产焊丝打算，20mm铝焊缝焊丝本钱大约0.04元。
比拟不同的连接办法接头的力学性能曲线， 如图6，FDS 静强度力学性能最好，吸能效果最好，吸能效果是SPR的1.1倍；SPR 具有较高的静强度力学性能和良好的吸能效果，吸能效果是铝弧焊的2.68倍；铝弧焊具有次之的力学性能和吸能效果；相同条件下Clinch连接力学性能最低，吸能效果最差。
图6 SPR、FDS、Clinch三种连接办法接头力学性能比拟
03 结论
a. 对付2mm厚度6082-T6的连接，MIG焊接的三种连接办法中对接的接头效率最高，达到64%；双面焊接次之，达到60.9%；搭接较弱，为48.9%，在采取搭接条件下，双面焊接可有效避免搭接(单面焊接)由于应力集中点导致的接头效率较低的问题。
b. 对付2mm厚度6082-T6的连接，FDS接头均匀拉力最大，为8.39kN，能量接管效果为SPR接头的1.1倍；SPR接头均匀拉力为7.11kN，能量接管大小为36 202 N·mm；相同条件下Clinch接头力学性能最低，吸能效果较差。
c. 根据设计受力哀求、设备可达性、本钱等多方面需求，不同部位选用不同的汽车用铝合金连接办法。
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