浅析电梯轿厢不锈钢钣金连接工艺

阿明哥哥资料区 2019-12-30

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钣金不锈钢薄板连接技术，在现代钣金制造业中应用甚广，连接方式也丰富多样。尤其在电梯轿厢不锈钢钣金连接中，各类连接工艺更是大放异彩，百花争鸣。既有焊接，自攻螺钉连接，抽芯铆钉连接等传统的连接工艺，又有锁铆连接，无铆连接等新一代的薄板连接技术，如图1所示。

图1 各种冷连接示意图

随着社会的发展和钣金制造工艺要求的不断提高，电梯轿厢不锈钢薄板连接在追求稳定可靠加工工艺的同时，对产品的美观性也有了一定的追求。所以对于一些缺点较为明显，对产品外观影响较大的连接工艺，将会逐渐被电梯钣金加工市场所淘汰。

传统钣金连接工艺

焊接工艺

焊接是一种在钣金制造业中使用最广，连接强度最为牢固的传统连接工艺，分为熔焊、压焊、钎焊三大类。其工作原理一般都是利用焊接设备的正负极短接，瞬间形成高电流使得焊接金属丝达到熔融状态，并附着到金属薄板上，使得金属薄板连接紧固，如图2所示。焊接工艺具有连接性能好，结构刚度大，整体性好，容易保证气密性和水密性，容易实现自动化焊接等众多优点。然而，焊接工艺的缺点也尤为显著，被焊金属需有优良的导电性，且表面不能覆盖油漆，每次连接数量最多只能两件。

图2 焊接工艺

另外，焊接工艺需要熟练地控制才能保证品质的稳定，若焊接过程控制不当，容易产生焊穿，虚焊，板材翘曲，裂纹，表面飞溅引起的毛刺，气孔，烧痕，边缘焊点，漏焊等影响产品质量的问题。同时，成熟的焊接品质评判方法目前只有外观目视和剥离破坏性检验，所以加大了品质控制的难度。在工业4.0中，人们更加注重绿色环保的生产加工方式，焊接时产生的烟尘，强光，有毒气体等威胁着工人们的健康和安全，因此，在电梯不锈钢板连接工艺中，焊接连接方式已逐渐被抽铆，锁铆，无铆等冷连接方式所代替。

自攻螺钉连接工艺

自攻螺钉连接，一种最基本，最简单，使用范围最广泛的传统冷连接工艺。其原理是使用扭力扳手，螺丝刀等工具将螺钉拧入连接板底孔，通过旋入力矩攻出配合螺纹，实现螺纹密合、旋紧紧固；其连接强度与螺钉自身的螺距P以及不锈钢板厚度T有关，螺距越小，板厚越大，连接强度越强，抗拉性能，抗剪性能也越好。自攻螺钉连接操作简单方便，只要在不锈钢薄板需要连接的地方预先开好直径略小于螺钉直径(一般为1mm)的连接孔，然后用工具将螺钉拧入连接孔中，即可将不锈钢板进行连接。但是，由于电梯轿厢不锈钢板较薄，厚度一般只有1.2mm～1.5mm，自攻螺钉连接抗拉力强度较低，该工艺只适用于较厚的不锈钢板的连接。因此，在电梯门板与壁板的角部连接中，一般不采用自攻螺钉连接作为连接工艺。

钣金铆接工艺

抽芯铆钉连接工艺

如图3所示，拉铆连接，这是一种早期的钣金薄板冷连接技术，其工作原理主要是先将抽芯铆钉放到预先开好连接孔的不锈钢薄板孔内，然后用手工或空气压缩钉枪作为动力，将铆钉中间芯杆向后拉，芯杆头部对铆钉进行挤迫，使得铆钉膨胀，从而对不锈钢薄板进行挤压固紧；同时，芯杆会由于缩颈处断裂而被拉出，拉铆工序完成。

图3 抽铆连接

由于其操作简便，连接强度可靠，抗拉，抗剪性能良好，至今依然广泛应用于电梯钣金连接，汽车外壳装配，塑胶模型装配等制造行业中。但是，每次拉铆前都需先在金属板连接孔中装上抽芯铆钉，然后再用拉铆钉枪套到铆钉芯杆上才能将其抽出，由于其操作工序过于繁杂，不利于自动化设备的大规模流水线操作。只适合用于人工装配的电梯门板，壁板以及吊顶的连接中。

随着工业4.0进程的推展，电梯钣金制造业的自动化程度越发普及，在自动装配线的电梯门板与壁板角部连接中，基本已经采用无铆连接或锁铆连接作为固紧的工艺。

锁铆连接

锁铆连接工艺，这是一种与抽铆连接工艺较为相似的不锈钢薄板连接方式。其工作原理为锁铆铆钉在钉枪的作用力下，通过穿透第一层材料，在第二层材料中进行流动和延展，形成一个相互镶嵌的塑性变形的铆钉连接过程，如图4所示。与抽铆连接工艺不同的是，锁铆连接不需要预先在不锈钢板连接处开一个抽铆孔，而是直接将铆钉通过链带输送到需要连接的位置，然后利用钉枪压力直接将不锈钢薄板进行穿透，并在第二层材料中产生形变，从而将不锈钢薄板紧固。由于其摆脱了抽铆连接繁杂的操作工序，且连接强度可靠，抗拉，抗剪性能好，因而得以大规模运用在电梯门板自动化生产线上。

图4 锁铆连接

由于该工艺不需在金属板上开孔，仅依靠铆钉受到钉枪的作用力而压进金属板内，若第一层金属材料硬度较高，铆钉难以穿透第一层金属材料，不能顺利到达第二层材料，以致铆接失败。因此，使用锁铆工艺时，一般都会选择硬度相对较低的首层金属进行铆接，从而使铆接更为牢固。例如，在电梯门板钣金连接中，锁铆工艺一般使用于镀锌板加强筋与不锈钢门板的连接，铆钉先穿透硬度较低的镀锌板，再压进第二层的不锈钢材料中并发生形变，从而将加强筋与门板连接紧固。

无铆钉连接

无铆钉连接技术是一种新型的薄板连接技术。其原理与锁铆连接工艺较为相似，唯一不同点在于，这种工艺不需要铆钉即可对不锈钢薄板进行连接固紧。它是利用冲压设备和模具，通过冲压加工工序，将不锈钢薄板材料冷挤压变形，使薄板局部横向截面产生挤压力和轴向产生卡紧力，形成连接圆点，即可将不同材质，不同厚度的两层或多层板件连接起来。薄板无铆钉连接技术可分为凸点连接技术和平点连接技术。根据铆接孔的形状不同，又可以分为圆形点连接和矩形点连接两大类。圆形点连接工艺主要适用于硬度较软的薄板，如塑料板，碳板，镀锌板等。矩形点连接则适用于硬度较大的板材上，如304不锈钢板。无铆连接具有最为简单的操作工序，良好的抗拉性与抗剪性，强度也较高。现正广泛应用于自动化生产的电梯门板角部连接当中，如图5所示。

图5 无铆连接

工艺特点对比

在电梯轿厢的门板，壁板和吊顶的钣金加工生产中，焊接工艺虽然最为牢固可靠，但由于高温对门板与壁板装饰面会有一定的损害，因此，该工艺已不适用于电梯轿厢加工生产。而自攻螺钉工艺，由于电梯轿厢门板和壁板过薄，导致其连接性能较差，因此也已被电梯轿厢生产所摒弃。如今电梯轿厢薄板角部连接中，基本为抽铆连接，锁铆连接以及无铆连接这三种工艺三分天下。这三种连接工艺各有优劣，通过各自出色的连接特性与工艺特点在电梯轿厢钣金业中各占一席之地。表1为这三种钣金薄板连接工艺的特性对比。

表1 三种连接工艺的特性对比

通过表1对三种常用的电梯轿厢不锈钢钣金工艺特性的对比可知：

(1)拉铆连接的强度，抗拉力，抗剪力等参数相对较高，连接性能也最为可靠。由于其操作步骤较为精细，自动化程度相对较低，并不适合大型自动化流水线的生产加工。但其人工操作相对简单，连接性能也最为可靠，因此拉铆连接工艺广泛应用于半自动手工装配的电梯门板，壁板角部连接以及加强筋连接中。

(2)锁铆连接的强度，抗拉力，抗剪力等参数在这三种连接工艺的对比中均为中等水平。由于其连接原理的特点，并不适用于首层金属较硬的连接中。锁铆钉枪也过于沉重，也不适合手工加工连接。但由于其自动化程度相对较高，连接性能也较无铆连接强，因此，在电梯轿厢钣金制造业中，锁铆连接广泛应用于电梯门板高速生产线的加强筋连接工位，如图6所示。凭借其稳定的连接性能，高效的连接效率，获得业内的一致好评。

图6 电梯门板自动化高速生产线

(3)无铆连接工艺，无论其抗拉力，抗剪力，还是连接强度，都是三种连接工艺的最低水平。其钉枪较难控制，冲压模具也相对精密，该工艺用在手工门板，壁板钣金连接中也相对较少。虽然其连接强度较前两种工艺低，但也已满足电梯门板，壁板角部连接的强度要求。而且，由于其并无材料和铆钉的连接限制，自动化程度最高，连接成本也最为低廉。因此，无铆连接工艺正广泛应用于电梯门板、壁板高速生产线的钣金角部连接当中。