锁铆铆接：汽车“轻量化”连接工艺技术

在新的排放标准以及节能环保压力下，汽车轻量化成了全球汽车行业的一个主流发展方向。要实现汽车车身轻量化的主要途径是，车身轻量化结构设计、选用轻量化材料和采用轻量化工艺与装备技术等，其中前面两点大家目前谈的比较多，尤其在整车厂，而第三点就需要专业企业专注于工艺技术领域深入研究，并且有非常成熟的技术，所以较容易被忽略，譬如锁铆技术。

十六年前，锁铆技术作为一种连接技术，被称为下一代车身制造技术。在过去一段时间，仅在高端铝合金车身上应用，在传统钢制车身制造过程中发展空间有限。但随着铝合金、镁合金、工程塑料、高强钢板、碳纤材料及复合材料等轻量化材料越来越广泛地被应用于汽车制造中，这种适用于各种轻量化材料的铆接技术就显得尤为重要。那么，铆接技术是怎样一种连接技术？其实如何实现汽车轻量化的？目前的技术水平又如何……针对这一系列的问题，盖世汽车日前采访了一浦莱斯精密技术（深圳）有限公司总裁王云庆。以下为本次采访实录：

盖世汽车：油耗标准的不断收紧以及新能源汽车的发展使得汽车轻量化技术成为行业热门，请王总简要介绍下一浦莱斯在轻量化方面的主要技术方案？

王云庆：我们在汽车轻量化方面的技术方案主要是锁铆技术4.0解决方案，从工艺和装备方面来实现各种轻量化材料组合的铆接机械性能和铆接点的力学性能，从而实现车身减重，进而满足新的排放要求和动力发展空间要求，做到真正的省油、省钱、环保。

大家都知道，采用传统焊接方式制造车身时，常常存在虚焊、漏焊、焊不牢的质量缺陷，设计师担心焊不牢会出现质量事故，就采用增加焊点来保证强度的方法，但也因此增加了工艺成本和人力成本。对于铝合金车身来说，由于合金成分里有镁，镁的燃点又很低，采用传统的特种焊接方式，会使焊接点30%的强度不见了。而且，铝合金焊接需要特种装备，这种装备不但成本很高，人员方面也需要专门培训，再加上焊接是热连接，焊接过程中还会出现部件扭曲等问题，使得加工过程可控性比较差。而我们的铆接，尤其是锁铆和无铆连接是一种冷连接，没有热的作用，就意味着没有更高的能耗和操作成本，加上我们专门的在线铆接质量管理系统对加工过程进行监控，以保证每一个点都经过质量监控，无需再增加冗余铆点，既缩减了成本，又达到保证轻量材料身铆接质量的效果。同时，使用铆接技术，也省去昂贵的劳保投入和环保投入。

盖世汽车：如今激光焊接、胶接等连接方式在汽车轻量化过程中也被越来越多地提及，那么与这两种连接方式相比，锁铆铆接的优势是什么？

王云庆：与特种激光焊接相比，锁铆铆接在投资和能耗方面具有显著的成本优势，特别是对于不同材质组合及加胶材料组合的连接，更是具有不可比拟的优势。而与胶接工艺相比，锁铆铆接具有生产成本和效率优势。因此，与这两种连接方式相比，锁铆铆接都有显著的优势，但如果将锁铆铆接与它们组合的话，则又可以优势互补。以锁铆铆接和胶接组合为例，不但可以解决汽车隔音降噪和防水问题，大大缩短粘胶固化时间，提高生产效率，还能够防止粘胶老化可能带来的质量缺陷。

盖世汽车：您在这次的汽车与环境论坛上提到了 “铆接4.0”的概念，之所以称其为“4.0”，是否代表这是一个再度升级的方案？

王云庆：从某种程度上来讲，我们的“铆接4.0”类似于德国讲的工业4.0，但工业4.0讲的是大工业，而我们一浦莱斯只专注于铆接装配，所以称其为“铆接4.0”。其实铆接4.0是工业4.0的一个分支，它主要针对新能源汽车铝合金车身制造方案，具有以下四个特点：

第一，必须是自动化。自动化才能高效生产，带来更高的产品一致性；自动化才能减员增效，节约人力成本提升效率。

第二，技术装备智能化。前面自动化解决的是提高效率问题，智能化则是把一边生产一边检验结合在一起，解决在智能化制造过程中，避免缺陷产品重复生产的问题。因为如果只侧重自动化的话，一旦出现不良品，自动化生产条件下，就会连续连续出现不良品，除非检验人员检验出来，否则一旦用于整车制造，最终结果只有召回，对主机厂损失非常大。而把智能化加进来以后，就是将生产和质量检验有机结合在一起，每生产一件产品、每铆接一个点，进行相应的质量检验，通过这样的智能化控制防止批量缺陷。

第三，生产过程数据信息化。信息化就是我们把生产过程设定的参数和结果参数进行采集并储存到服务器里面，进行追溯化管理。这样的追溯化管理有一个好处，就是将来如果出现汽车质量事故或其他一些缺陷，凭借这些数据信息能够分析判定责任到底在主机厂还是配套厂，究竟是设计问题还是生产问题，是装备问题还是人员问题，还可以追溯到是哪一个时间段、哪一台生产设备按什么流程去生产的。从而间接为我们优化设计提供技术支撑。

第四，生产设备体系网络化，这里主要是对生产、质检和物流等制造过程进行网络化管理，如我们的产品卖给客户了，我们可以利用网络技术并经过客户批准在本部对远端设备进行远程监控和远程诊断，快速解决问题并减少服务成本。

盖世汽车：目前，锁铆行业的整体技术水平是怎样的？

王云庆：锁铆铆接作为新型铆接技术，属于细分领域，在全球来讲也就几家，我们一浦莱斯是一家，英国、德国、美国还有几家，技术方面我们已经跻身于世界先进水平，具体表现为，我们可以为客户提供从咨询服务，试验试制，到铆钉选型与开发、铆接设备选型与开发、机器人铆接系统集成，以及售后维保服务等整体铆接技术解决方案。并辅以无铆，冲铆，多鼓拉铆和铆接紧固件，形成一个完整的轻量化车身铆接技术产业链，能满足客户从手动装配到经济型装配、自动化装配、机器人工作站等多样化的装备需求。紧固件铆钉方面，我们现在有上百种锁铆铆钉型号，可以满足包括铝合金板材、型材甚至铸造材料，高强钢板和工程塑料等多种轻量化材料组合的各种铆接要求。上面这些都是目前国际上大型企业的技术水平，我们也能够达到。

盖世汽车：根据前面的介绍，我们知道无论铝合金还是碳纤维，应用于汽车轻量化，成本都是一大制约因素，而锁铆铆接恰好可以降低铝合金车身生产综合成本，能否请您具体解释一下？

王云庆：十六年前，我们将铝合金车身称为下一代车身，与之匹配的锁铆铆接工艺技术我们称之为下一代连接技术。一转眼，随着新能源汽车轻量化车身设计的发展，锁铆铆接作为新一代车身制造技术，与传统拉铆铆接和特种焊接相比，为降低铝合金车身生产综合成本做出了显著贡献。具体来说，有以下几点：

第一，没有前处理和后处理工序，一步完成，工作效率高；第二，冷连接工艺能耗小，操作成本低； 第三，操作人员技术门槛低，人工成本低；第四，生产过程没有烟尘、毒气和噪音，无需昂贵的劳保投入和环保投入。因此，综合成本低。

盖世汽车：结合目前汽车车身材料选用趋势，如果说铝合金应用是现在，那么碳纤维可能就是未来，对此一浦莱斯有何思考？现在有涉及到碳纤维方面的工艺和技术吗？

王云庆：我们认为新一代新能源汽车车身材料主要是铝合金或钢铝混搭材料，而碳纤维和镁合金很可能是下一代车身的主要材料，因此我们一浦莱斯现在已经在进行这方面的技术研发和储备，已经在着手研究碳纤材料上的紧固件生根装配技术、碳纤材料与铝合金材料之间的锁铆铆接以及镁合金材料的锁铆铆接等工艺技术研究。我们还为此专门建立了中国唯一一家综合性铆接工艺试验室，进行锁铆铆接、无铆铆接、多鼓拉铆铆接、自冲铆铆接、压铆铆接和特殊铆接紧固件等方面技术的开发和试验，从而解决各种轻量化材料之间的高质量连接问题和轻量化材料上面的紧固件生根装配问题。

最近我们也收到了一些关于碳纤材料铆接方面的需求，目前国内有几家车厂正在探索宝马i8上面的碳纤材料的应用，为他们做了一些炭纤材料与铝合金之间的铆接试验，以及炭纤板件上铆接紧固件生根螺母螺柱试验，这个工作在下面几年还会不断去做。另外，我们跟高校研究所也有合作，为他们研究解决轻质镁合金材料或碳纤材料等材料组合之间铆接问题。上面所有这些行动可以说都是为再下一代车身技术做一些准备和技术储备。

盖世汽车：一浦莱斯的连接方案，尤其是锁铆铆接方案在国内汽车市场的推广情况如何？

王云庆：我们对锁铆技术的宣传已经有十几年了，除了制定有关工艺标准外，我们本身是锁铆铆接结构国内专利的拥有者——我们拥有以锁铆铆接技术为主的15项专利技术、12项计算机著作权，并于2014年通过了汽车行业质量管理体系ISO/TS16949，所以，在车身制造特别是铝合金车身制造的解决方案上面，已经得到了众多新能源汽车厂家的认可和应用。目前，我们不仅为主机厂提供和建设铆接试验试制工艺标准及设备，而且也为主机厂提供铝合金车身制造的对标、工艺分析服务、各种轻量化材料组合试验以及铆接力学性能大数据服务。我们已经和一汽的汽研中心、东风越野车和长城汽车做了一些联合试验和项目合作，已经中标为长安汽车建立的系统的铆接实验室，已经比亚迪大巴车和奇瑞新能源汽车提供我们的铆接技术设备和紧固件产品，还有几家新能源汽车公司也正在评估准备与我们合作，主要解决铝合金和各种轻量化材料组合之间的连接问题。2017年之后，我们的轻量化车身铆接方案将逐步推广到各主机厂的生产环节。

盖世汽车：在连接技术上，国内也有很多提供这方面服务的公司，与他们相比，您觉得一浦莱斯的竞争优势在哪里？

王云庆：国内的主机厂，过去使用和熟悉的连接工艺主要是焊接和传统铆接，对铝合金车身制造的先进铆接工艺储备较少，真正拥有技术积累和应用经验的厂家在全球来说仅有寥寥几家，这方面来讲我们有绝对的优势，特别是多层材料、混搭材料组合，使用传统连接技术根本无法满足要求。而且，我们的连接技术不仅仅应用于汽车行业，在建筑领域、光伏发电领域、工业产品如电梯等领域、家电领域等也有广泛的应用，技术已经相当成熟。

此外，基于试验室试验和研究基础，我们现在已经积累了上万份各种材料组合的试验报告，可以为汽车工业车身设计提供铆接力学性能大数据服务，用于帮助主机厂实现正向开发设计和CAE分析及工艺规划，为他们下一步生产作准备；还可以给他们做对标服务。比如他们想赶上哪个国外车型的技术水平，我们就帮他们一起分析该款车型用了哪些工艺技术、为什么要用这些技术、这些技术用了有什么好处。我们已经做过奥迪A8、奥迪TT，特斯拉Model S等车型的对标服务。我们还跟一些大学、实验室合作，如我们跟通用汽车实验室合作，研究更轻的镁合金板件之间的锁铆铆接，与一些大学联合做一些钛合金方面的铆接研究，共同提升技术水平。因此，作为根植中国的铆接技术企业，在英国、德国、美国等拥有同样铆接技术卖高价却又不愿向中国厂家敞开实质技术内涵的情况下，一浦莱斯正在不断地打破国外的技术壁垒和国内的心理壁垒，让国内汽车制造商低成本大规模使用锁铆技术制造轻量化新能源国民车成为可能。

盖世汽车：就连接技术而言，一浦莱斯之后提升的方向是什么？

王云庆：俗话说，学无止境，对于连接技术的研发也是如此。由于每一家整车厂使用的汽车轻量化材料及材料组合各有不同，中间出现的问题也会千变万化，这就意味着我们必须进行更多的试验来找到更多的解决办法。所以，未来我们将一如既往做好每一个铆接点，让每一点都经得起质量的检验，不断提升和充实我们铆接4.0解决方案，即自动化效率、智能化程度、信息化追溯以及网络化管理。因此，简单来说，EPRESS今后的提升方向是：一方面拓宽可铆接的材料组合的边界，开发更多的铆钉产品；另一方面，进一步提升EPRESS铆接装备的质量和可靠性以及应用深度，为用户创造更大价值。

盖世汽车：结合汽车行业的整体发展情况来看，您认为轻量化连接技术的应用前景如何？

王云庆：我个人觉得未来轻量化连接技术的前途很广阔，因为创新铆接工艺技术解决的不仅仅是铝合金车身轻量化过程中遇到的连接问题，更是在引领我们基础铆接技术进行根本性变革和跳越式进步，而且轻量化是目前全球汽车产业的大势所趋，新能源汽车产业又是我们国家政策重点扶持的对象，这些都为轻量化连接技术提供了良好的发展机遇和巨大的发展空间。

推动锁铆冷连接替代焊接热连接，让汽车制造者享受清洁的工作小环境使我们的责任；让豪华车的制造技术服务于中国经济型新能源汽车，进而改善大家生存的大环境是我们的情怀，也更是EPRESS人的使命。