随着汽车轻量化设计及材料应用的普及，传统加工工艺已经不能满足现代生产中增效降本的生产理念。同时，新材料的应用对加工工艺也提出了更高的要求，为了应对这种工艺难题，本文介绍了一种新型热熔工艺与汽车轻量化结合应用的成功案例。

汽车轻量化概述

汽车轻量化是设计、材料和先进加工成形技术的优势集成，是汽车性能提高、重量降低、结构优化以及价格合理等方面相结合的系统工程。有实验表明，汽车质量每减轻10%，油耗下降6%～8%，排放量下降4%；同时，汽车轻量化直接提高汽车的比功率，使汽车的动力性能显著提高。目前，汽车轻量化主要包括材料轻量化、结构轻量化和设计轻量化相结合的方式。

材料轻量化包括：以高强度钢板替代普通低碳钢板，降低钢板的厚度以减轻零件重量，或是采用低密度、高强度的轻质材料直接减轻零件质量。结构轻量化包括：在保证整车强度、刚度以及碰撞安全性等多项性能指标的前提下，提高材料利用率，同时又使部件薄壁化、中空化以减轻重量，实现轻量化。设计轻量化包括：材料轻量化与结构轻量化相结合，优化设计，并结合先进制造工艺以实现轻量化。

随着汽车轻量化设计及材料应用的普及，传统加工工艺已经不能满足现代生产中增效降本的生产理念。同时，新材料的应用对加工工艺也提出了更高的要求，以薄壁件加工为例，普通工艺为了保证薄壁件连接的螺纹强度，一般情况下采用焊接螺母或嵌入压铆螺母的工艺。这样的普通工艺不仅需要额外部件，造成额外的支出，还需要专用的设备来完成，加工成本增高。同时存在的还有许多问题，比如：焊接件的固定以及调整，焊接熔渣在螺纹间的沉积，不同材质之间腐蚀的可能，焊接或压铆螺母的脱落，若为焊接支管，则更需定时检查以防泄漏。

图1 富美成热熔工艺的应用

热熔成形挤压钻孔工艺

为了克服以上困难，本文介绍一种先进的加工工艺——formdrill（富美成）热熔成形挤压钻孔工艺（以下简称为“富美成热熔工艺”），该工艺可省略焊接或压铆螺母这些额外部件，以及有关的专用设备，降低生产成本。具体工艺步骤是：第一步，应用富美成热熔钻头钻孔并形成衬套；第二步，应用富美成挤压丝锥攻丝，从而形成高强度的挤压螺纹。富美成热熔钻头和富美成丝锥的组合进行应用，利用工件母体的材料，形成钻孔和螺纹，无需额外部件，整个加工过程清洁无屑。如果不需要加工螺纹，可省略第二步，第一步钻孔形成的衬套可用于钎焊连接或轴套。

富美成热熔工艺是利用无屑挤压热熔成型钻头在高速旋转时与工件之间产生的摩擦热量使加工点位的材料处于“热可塑”状态，结合轴向压力钻孔，利用加工点位处的材料自然形成衬套，该衬套的高度约为原工件厚度的3～4倍。该工艺可广泛用于管件或板件的高强度孔的加工，加工过程无需特殊的加工机械设备，标准的钻床、铣床、CNC加工中心或动力头均可使用，加工时间从几秒到十几秒（根据工件
厚度及孔径而定）。

图2 富美成热熔工艺加工的转向轴叉

热熔工艺应用案例

富美成热熔工艺与汽车轻量化结合应用相辅相成，有许多成功应用案例。

在车身车架方面，利用富美成热熔工艺直接在薄壁中空管件上钻孔攻丝，替代传统的焊接背板和螺母，充分利用了母材，减轻部件重量，同时省略了焊接工序，减少焊点，减少额外件的支出，提高性能。

在仪表盘骨架方面，富美成热熔工艺可用于高强度钢的加工。以薄壁、小孔径高强度钢管替代传统的厚壁、大孔径低碳钢，采用富美成热熔工艺直接在母材上钻孔形成衬套，衬套攻丝后用于连接，也可直接用作于轴套。替代焊接螺母和轴套，减轻部件重量，简化工序，减少额外部件的支出。

在排气管方面，通常氧传感器螺母是采用钻孔再焊接的方式，而采用富美成热熔工艺可直接在薄壁不锈钢管件上钻孔攻丝，实现螺纹连接，省略焊接工序，无需耐高温不锈钢螺母的支出，同时也减轻了部件重量。

在转向轴叉方面，轻量化设计将轴叉由结构件替代了铸件，而富美成热熔工艺则利用薄壁结构件母材，在钻孔的同时，材料重新分布形成衬套，替代了通常的结构件钻孔加焊接轴套的工艺，在保证轻量化的同时，减少了工序及额外件的支出。

结语

汽车轻量化设计及材料应用给予富美成热熔工艺以用武之地，而富美成热熔工艺又能保证轻量化设计的薄壁材料之间钻孔连接的强度，从而保持了汽车原有的行驶安全性、耐撞性和抗振性等性能，也简化了零部件的生产工序，无需额外件的支出，提高生产效率，降低生产成本。