薄板壓鉚螺釘:正在重新定義金屬連接方式
一、薄板壓鉚螺釘:從“邊緣工具”到“行業標配”
金屬連接是工業制造的基礎環節,傳統焊接、鉚接、螺栓連接等方式雖成熟,但在薄板(厚度≤3mm)場景中常面臨熱變形、應力集中、效率低下等問題。薄板壓鉚螺釘的出現,為這一難題提供了顛覆性解決方案。
1. 技術原理:壓鉚工藝的“四兩撥千斤”
薄板壓鉚螺釘的關鍵在于“壓鉚成型”技術——通過專門用于壓鉚機,將螺釘的法蘭端壓入薄板預鉆孔中,利用金屬塑性變形使螺釘與板材形成機械互鎖結構(圖1)。這一過程無需加熱或額外材料,只需3-5秒即可完成單點連接,且連接強度可達母材強度的80%以上。
與傳統工藝對比:工藝類型 連接強度 效率 熱影響 適用場景焊接 高 低 嚴重 厚板、結構件拉鉚 中 中 無 中厚板、非承重結構薄板壓鉚螺釘 高 高 無 薄板、精密電子/汽車部件2. 行業起源:從PEM標準到全球普及薄板壓鉚螺釘技術起源于20世紀50年代的美國,由PEM(Penn Engineering & Manufacturing Corp.)與TEXRDN等公司率先商業化。其標準化設計(如PEM系列螺釘的法蘭直徑、螺紋規格)迅速成為行業基準,并隨著全球鈑金加工產業鏈的轉移,被日、德、中等制造業強國普遍采用。
在中國,壓鉚螺釘的國產化進程始于21世紀初。目前,國內主流廠商(如千璽工業)的產品均參照PEM標準生產,確保與全球供應鏈的無縫兼容,同時通過材料創新與工藝優化降低成本,推動其在3C電子、新能源汽車等領域的普及。
二、千璽工業(杭州)有限公司:壓鉚螺釘領域的“技術破局者”
作為長三角地區先進的精密緊固件制造商,千璽工業(杭州)有限公司(以下簡稱“千璽工業”)憑借“材料-工藝-服務”三位一體的創新模式,成為薄板壓鉚螺釘國產化的標準企業。
1. 材料創新:從“通用”到“專門用于”的突破傳統壓鉚螺釘多采用碳鋼或不銹鋼,但在高腐蝕(如海洋設備)、高導熱(如新能源電池包)等場景中性能不足。千璽工業聯合中科院金屬所開發出鈦合金壓鉚螺釘,通過真空熔煉與冷鐓成型工藝,將螺釘的耐鹽霧時間從500小時提升至2000小時,同時重量減輕40%,已應用于某國產海上風電設備的結構連接。
此外,針對新能源汽車電池托盤的輕量化需求,千璽工業推出鋁合金-碳纖維復合壓鉚螺釘,通過在螺釘頭部嵌入碳纖維增強相,使連接點抗剪強度提升60%,而單件重量只為鋼制螺釘的1/3。
2. 工藝升級:智能制造賦能精密制造壓鉚螺釘的精度直接影響連接可靠性。千璽工業引入多工位冷鐓機與在線視覺檢測系統,實現螺釘長度、螺紋深度、法蘭平整度等關鍵參數的實時監控,產品不良率從行業平均的0.5%降至0.02%。
在壓鉚環節,千璽工業自主研發的伺服壓鉚機可針對不同材質(如鋁、不銹鋼、復合材料)自動調整壓力曲線,避免板材開裂或螺釘松動。例如,在某有名手機廠商的中框連接項目中,該設備將壓鉚合格率從92%提升至99.5%,單臺設備年節約返工成本超50萬元。
3. 定制化服務:從“標準品”到“解決方案”
千璽工業建立“客戶-研發-生產”協同平臺,可根據客戶需求快速開發非標壓鉚螺釘。例如:為某醫療設備廠商設計超微型壓鉚螺釘(直徑1.2mm),用于內窺鏡的精密組裝;為某航空航天企業開發自鎖式壓鉚螺釘,通過在螺紋中嵌入尼龍圈,解決振動環境下的松動問題;為某新能源汽車品牌定制導電/導熱雙功能壓鉚螺釘,同時滿足電池包的結構連接與熱管理需求。
三、應用場景拓展:壓鉚螺釘的“無界連接”
隨著制造業向輕量化、智能化方向演進,薄板壓鉚螺釘的應用邊界持續拓展。
1. 新能源汽車:連接與熱管理的“雙重使命”
在電池包、電機殼等部件中,壓鉚螺釘不僅需承擔結構連接,還需兼顧導電/導熱性能。千璽工業開發的銅合金壓鉚螺釘,導熱系數達380W/(m·K),是鋁制螺釘的2倍,可有效降低電池包溫差,延長使用壽命。
通訊:高頻環境下的“穩定連接”
5G基站對金屬部件的電磁屏蔽性能要求極高。千璽工業的鍍銀壓鉚螺釘通過表面處理技術,將接觸電阻從毫歐級降至微歐級,確保信號傳輸穩定性,已應用于華為、中興等企業的5G設備。
3. 機器人與自動化:動態負載下的“可靠固定”
在工業機器人的關節、伺服電機等部位,壓鉚螺釘需承受高頻振動與沖擊。千璽工業的較強度壓鉚螺釘(抗拉強度≥1200MPa)通過優化熱處理工藝,在保持輕量化的同時,滿足機器人10年使用壽命的可靠性要求。
四、未來趨勢:壓鉚螺釘的“進化方向”
1. 材料輕量化與功能化鎂合金、碳纖維增強塑料等新型材料的應用,將推動壓鉚螺釘向更輕、更強方向發展。同時,集成傳感功能的“智能螺釘”(如內置應變傳感器)可實時監測連接狀態,為工業4.0提供數據支持。
2. 工藝自動化與數字化隨著壓鉚機與工業機器人的深度融合,未來壓鉚工序將實現“無人化”操作。千璽工業正在研發基于AI的壓鉚參數優化系統,通過機器學習模型預測不同材料組合的較佳壓力曲線,進一步提升生產效率。
3. 環保與可持續發展壓鉚工藝無廢氣、廢水排放,符合綠色制造趨勢。千璽工業已推出可回收鋁制壓鉚螺釘,并通過閉環回收體系將材料利用率提升至98%,助力客戶實現碳中和目標。
薄板壓鉚螺釘的崛起,不僅是技術迭代的產物,更是制造業對“高效、準確、可持續”需求的回應。從PEM標準的全球普及,到千璽工業等本土企業的創新突破,這一“小零件”正以“大能量”重新定義金屬連接方式。未來,隨著材料科學、智能制造與物聯網技術的融合,壓鉚螺釘必將拓展至更多新興領域,成為推動工業升級的“隱形拔得頭銜”。
千璽工業(杭州)有限公司專注精密緊固件研發與制造,為全球客戶提供定制化連接解決方案。