第一章材料连接方式概述
一、三类材料连接方式
（一）焊接
材料连接方式主要包括焊接、机械连接和胶接，传统应用中焊接占到90%的市场。焊接是指两个或两个以上的零件（同种或异种材料），用或不用填充材料，通过局部加热或加压达到原子间的结合，造成永久性连接的工艺过程。
图 焊接分类
一般都根据热源的性质、形成接头的状态及是否采用加压来划分焊接。
（二）机械连接
机械连接工艺指利用紧固件将零件连接起来的，如铆接、螺纹连接、销、链等。
1、螺栓连接
螺栓连接是通过螺栓这种紧固件把连接件连接成为一体。螺栓连接分普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。优点：施工工艺简单、安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。缺点：需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量，且对制造的精度要求较高；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接件常需相互搭接或增设辅助连接板（或角钢），因而构造较繁且多费钢材。
2、铆钉连接
铆钉连接是将一端带有半圆形预制钉头的铆钉，将钉杆烧红后迅速插入连接件的钉孔中，然后用铆钉枪将另一端也打成铆钉头，以使连接达到紧固。优点：铆接传力可靠，塑性、韧性均较好，质量易于检查和保证，可用于重型和直接承受动力荷载的结构。缺点：铆接工艺复杂、制造费工费料，且劳动强度高。
目前，新工艺自冲铆接、无铆连接等不断发展。自冲铆接是铆钉在外力的作用下，通过穿透第一层材料和中间层材料，并在底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。不同轻量化材质的组合中，各自的密度、可承受的压力、拉力均不相同，造成智能自冲铆接的重要技术门槛。
无铆钉连接技术，又叫“冲压铆接”。无铆钉连接是利用板件本身的冷变形能力，对板件进行压力加工，使板件产生局部变形而将板件连接在一起的机械连接技术。目前国际上提供该工艺装备的公司主要为德国的 TOX 和美国的 BTM。因为成本低的优势，无铆钉铆接工艺已经在国外汽车工业中普遍应用。国内 SVW 的途安、波罗、斯柯达明睿、斯柯达晶睿，以及 SGM的爱维欧、科鲁兹、别克英朗、迈瑞宝、君越、君威都采用了 TOX 的技术与装备。总体而言，无铆钉铆接接头的剥离强度和疲劳强度都比较低，所以通常只用在发动机罩、行李箱盖等非承载部位。
（三）胶接
胶接是指借助胶粘剂将其胶接零件连接成不可拆卸的整体。当承载较小、构件较薄、环境条件不十分恶劣时，宜采用胶接连接。
优点：无钻孔引起的应力集中，连接效率高，适宜连接异形、异质、薄壁、复杂的零件；结构轻，抗疲劳、密封、减振及绝缘性能好，有阻止裂纹扩展作用，破损安全性好，能获得光滑气动外形；不同材料连接无电偶腐蚀问题，工艺简便、操作容易，可节省能源，因而具有一定的经济效益。缺点：质量控制比较困难；胶接性能受环境（湿、热、腐蚀介质）的影响；存在一定的老化问题，胶接连接后一般不可拆卸。
图 胶结连接的工艺流程
胶接常和其他连接方式组合。如胶螺混合连接，一般是从结构的破损安全角度考虑，用于提高连接接头的安全裕度以及结构修补胶螺混合连接有利于提高接头的承载力及疲劳寿命。胶铆连接，为了提高胶－铆接头的强度，最好在胶粘剂固化后再进行复合材料构件的铆接。
二、不同材料连接方式
（一）塑料、树脂复合材料的连接
塑料质轻、化学稳定性好、不会锈蚀，成型性、着色性好，加工成本低，但大部分塑料尺寸稳定性差，容易变形；多数塑料耐低温性差，低温下变脆；容易老化。按使用特性可分为通用塑料、工程塑料、特种塑料；按理化特性可分为热固性塑料、热塑性塑料。由于热固性塑料一次加工成形后的不熔性质，使热固性塑料无焊接性而言。塑料的焊接仅指热塑性塑料。日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。
塑料焊接的基本原理是热熔状态的塑料大分子在焊接压力的作用下相互扩散，产生范德华作用力，从而紧密的焊接在一起。焊接金属时，焊条与基体材料熔成一体。金属有确定的熔点，而塑料在软化温度和燃烧温度之间有很大的熔化温度范围。此外与金属不同的是，塑料的导热性极差(可认为其不导热)，这是塑料在焊接时很难保持热量的均匀性。在对其加热时，塑料表面下的塑料部分还未完全熔化时，塑料焊条和塑料表面就会烧焦或燃烧。在焊接温度下分解的时间比在熔焊中使许多塑料软化所需的时间短，所以塑料焊机的工作温度范围要比金属焊机小得多。
高分子复合材料如玻璃钢和树脂基复合材料-聚合物基复合材料非常成熟 ，广泛应用于航天、航空、船舶、车辆制造、建筑工程、电器设备、化工以及体育、医疗等领域。其密度小，强度高，抗蚀、隔热，吸音，设计和成形自由度大等，但和塑料一样热稳定性差。
常见的高分子材料连接方法包括：
1、热气焊(热空气塑料焊接)
将热气体通过喷嘴喷到塑料上，对塑料表面加热，并对焊接区施加压力，从而进行焊接的方法称为热气焊。在塑料焊接的发展和应用中，热气焊方法历史最长，应用广泛。优点：焊接设备容易携带；缺点：焊接过程缓慢。
2、热工具焊（发热工具焊接）
利用一个或多个发热工具对被焊塑料的表面进行加热，直至其表面层充分熔化，然后在压力作用下进行焊接的方法称为热工具焊。热工具焊是目前应用最广泛的塑料焊接方法之一。热工具焊通常不需要填充材料，依靠手力或机械力产生焊接压力。
3、超声波焊
塑料超声波焊接是塑料的焊接面在超声波能量的作用下作高频机械振动而发热熔化，同时施加焊接压力，从而把塑料焊接在一起。超声波焊接原则上适用于大多数热塑性塑料。主要用于焊接模塑件、薄膜、板材和线材等，通常不需要填充材料。
超声波熔接的工作原理为振动能量从焊头传递到工件，工件之间的摩擦产生的热量将工件熔接面熔化，从而焊接成一体。优点：焊缝固定而美观(发热仅集中在焊接部分)；不受待焊表面污染的限制(超声波高频机械振动同时起清洁破碎表面作用)，广泛应用于医药、制油、和食品工业等；容易实现自动化生产；焊接强度高，粘接牢固。缺点：设备成本比较高；焊接速度受到限制。
（二）金属基复合材料及高温合金的连接
金属基复合材料（MMC）是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工合成的复合材料。基体有Al、Mg、Ti、Cu、Ni及其合金和高温合金，以及金属间化合物等。增强材料主要为无机非金属，如：陶瓷、碳、石墨及硼等。目前金属基复合材料处于开发阶段，主要用于某些结构件的关键部位。金属基复合材料的连接一般采用激光焊、固态焊和钎焊。
高温合金是以Fe、Ni或Co为基，为在承受较大的机械应力和要求具有良好表面稳定性的环境下进行高温服役而研制的一类合金，一般要求能在600-1200℃的高温下抗氧化或腐蚀，并能在一定应力作用下长期工作。高温合金具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能以及良好的疲劳性能、断裂韧性、塑性。
常用连接方式包括：
1、TIG焊（非熔化极惰性气体钨极保护焊）
TIG焊是高温合金尤其是铁基合金比较好的焊接方法，特别适应用于12.5mm以下薄板。为防止产生裂纹，焊接时采用小焊接线能量，窄焊道，电弧长度尽可能短，一般为1-1.5mm为宜。同时，采用小直径钍钨极，端部磨成30-60°的尖角，以保持电弧稳定，易于控制熔透和窄焊道。Ar气保护：特别是焊接含有Al、Ti等元素的合金时，要特别加强保护。
2、电子束焊接
电子束焊接是一种高能量密度的熔化焊方法。它是利用空间定向高速运动的电子束，撞击工件后将部分动能转化为热能，从而使被焊工件熔化，形成焊缝。
优点：加热功率密度大。电子束焦点处的功率密度可达103-105Kw/cm2，比普通电弧功率密度高100—1000倍。焊缝深宽比(H/B)大，电子束焊比电弧焊可节约大量填充金属和电能，可实现高深宽比的焊接，深宽比达60：1，可依次焊透0.1-300mm厚度的不锈钢板。焊接速度快，焊缝热物理性能好，焊缝纯度高，焊接工艺参数调节范围广，适应性强，可焊材料多。缺点：需要高真空环境以防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和形状受到真空室的限制。对工件装配质量要求严格，同时工件表面清洁的要求也较高。
3、激光焊接
激光焊接是利用聚焦的激光束轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种熔焊方法。激光焊优势激光功率密度高，可以对高熔点、难熔金屑或两种不同金屑材料（如钨丝）进行焊接。聚焦光斑小，加热速度快，作用时间短，热影响区小，热变形可忽略。激光焊接属于非接触焊接，无机械应力和机械形变。激光焊接装置容易与计算机联机，能精确定位，实现自动焊接，而且激光可通过玻璃在真空中焊接。激光焊接可在大气中进行，无环境污染。
激光焊接基本模式为热导焊和深熔焊，其关键在于严格控制激光束的位置，使纤维处于激光束照射范围之外。
图 激光焊接的两种基本模式
（三）陶瓷及陶瓷基复合材料的连接
陶瓷是指以各种金属的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物为原料，经适当配料、成型和高温烧结等人工合成的无机非金属材料。作为耐高温材料，已在工程中获得广泛应用。陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷。其中特种陶瓷分为结构陶瓷（高强度、高硬度、良好的耐磨性，作为结构部件使用）和功能陶瓷（利用其电、磁、声、光、电、热等直接效应和耦合效应实现某种功能）。
陶瓷高温强度和高温蠕变抗力优于金属；硬度是各类材料中最高的，可作为刀具材料使用；有些陶瓷具有特殊的光学性能；化学稳定性高，抗氧化、抗腐蚀性强。但陶瓷在室温几乎没有塑性，韧性差，脆性大，导热性差，是陶瓷的最大缺点。
陶瓷材料固有的硬脆性使其难以加工制成形状复杂的结构，在工程应用上受到很大的限制。故陶瓷通常是与金属材料一起组成复合结构来使用。陶瓷与金属之间的连接方法，包括机械连接、粘接和焊接。常用的焊接方法主要有钎焊连接、扩散连接、电子束焊、激光焊等。目前陶瓷基复合材料的连接尚处于研究阶段，不少技术问题有待解决。
（四）其他复合材料的连接
从广义上讲，复合材料是由两种或两种以上不同化学性质的组分组合而成的材料。复合材料应不包括自然形成的具有某些复合材料形态的物质、化合物、单相合金和多相合金。复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体；而另一相是以独立的形态分布在整个连续相中的分散相，会使材料的性能显著增强，故称为增强体。
1、碳碳复合材料的连接
一般采用真空扩散连接和钎焊。
2、功能材料的连接
功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
3、超导材料的连接
超导材料指极低温度下电阻突然降为零，处于超导状态的材料。Ni-Ti合金是目前使用最广泛的合金超导材料，制造技术成熟，性能稳定，成本相对较低，主要用于磁流体发电机大型磁体的理想材料。超导材料一般采用爆炸焊、扩散连接、钎焊、冷压焊、微波焊等。
第二章 汽车轻量化及连接
一、行业背景
（一）节能减排倒逼汽车轻量化
根据工信部官方网站发布，到2020年乘用车新车均燃料消耗量需达到 5L/100km，目前差距较大。在当前诸多节能减排路径中，汽车轻量化是较易实现、潜力较大的方式。对于乘用汽油车，车重减少10%其燃油经济性可以提高6%-8%。
汽标委从整车、发动机、变速器、车轮/轮胎等几个方面，组织开展较大规模的节能技术发展及应用状态调查，最终从减少车辆行驶所需阻力、提高热动能量转换效率、减少能量传输过程损失、减少辅助能量消耗、优化车辆能量管理等5 个方面，提出了应对 2020 年节能标准的技术选项，最容易实现的、潜力相对较大的当是汽车轻量化。
图 2020年乘用车节能标准技术选项
（二）新能源汽车发展推动汽车轻量化
2017年 9 月，工信部正式印发《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》，该政策一方面督促各类车企降低自身燃料消耗水平，积极推进节能减排，另一方面大力倡导新能源乘用车逐步向高度能源清洁转变并增加其市场渗透率。
另一方面，新能源汽车无法进距离续航的问题成为人们选择新能源最纠结的关键。针对这一问题第一是电池容量的增加，第二是汽车本身的节能；电动车重每减少 100kg，电动车续航提升 6%-11%。
同时，因轻量化材料价格普遍高于普通钢材，在中高端车型中应用尤为普遍。2017年我国乘用车销量增长2%，而豪华品牌车辆增长14%。国产自主品牌成功迈入中高端乘用车领域。
（三）汽车轻量化已上升到国家战略层面
《中国制造2025》已将轻量化列为节能与新能源汽车发展的核心技术，在工信部、国家发改委、科技部等国家部委相继发布的专项方案中，也多次对轻量化技术的发展提出了具体要求。下图是“2016 年汽车工程学会年会暨展览会”上欧阳明高（汽车安全与节能国家重点实验室主任）发布了《节能与新能源汽车技术路线图》，里面对汽车轻量化技术路线进行了明确。
图 汽车轻量化技术路线图
（四）汽车轻量化千亿级市场规模
按照到 2020 年国内汽车年产量有望达到 3,600 万辆，新能源汽车年产量达到 200 万辆。预计汽车轻量化2020年行业规模千亿以上。其中高强钢、铝合金零部件、镁合金零部件、碳纤维为代表的轻量化材料占80%以上市场规模；轻量化结构设计、制造和连接分割其他。
二、汽车轻量化途径
汽车轻量化主要通过以下三种途径达到：
一是汽车结构的轻量化优化结构设计，如结构拓扑优化、尺寸优化、形貌优化和多目标协同优化设计等。
三是采用先进的轻量化制造及连接技术。如激光拼焊、辊压成形、高强钢热成形、内高压成形等先进制造技术，结构胶粘接和异种材料铆接等先进连接技术。
（一）轻量化结构设计
优化汽车的结构设计是实现汽车轻量化的有效途径之一。以车身零件的强度和刚度要求为约束，借助 CAE 优化设计方法对零件的结构进行优化设计，通过车身零部件的薄壁化、中空化、小型化或集成化，以减小车身骨架和车身覆盖件的质量或数量，从而达到车身减重目的。图a 中通过挤压形成的封闭型铝合金空间框架结构(ASF)、图 b 中通过辊压成形的变截面结构零件以及图 c 内高压成副车架，都是典型的轻量化结构，在显著减重同时能够有效保证强度和刚度需求。
图 典型的轻量化结构
（二）轻量化材料运用
通过大量使用轻质、高强材料实现车身大幅减重已经成为车身轻量化主要手段之一。这些材料主要可以分为两类：一类是高强钢材料，包括普通高强钢、先进高强钢(AHSS) 以及超高强钢 (UHSS)。另一类是低密度材料，包括铝合金、镁合金、塑料、复合材料等，通过铝合金替代钢可以获得较好的减重效果，而且成本增加也相对较低。目前，主要的轻质材料为铝合金、镁合金和碳纤维。
对于低价位的车，在材料选用上主要以钢为主+玻璃纤维增强塑料； 对于中价位的车，在材料选用上主要以钢为主+少量铝+玻璃纤维增强塑料；对于高价位的车，在材料选用上主要以钢为主+多量铝+玻璃纤维增强塑料；对于品牌车，在材料选用上主要以铝为主+钢、塑混合应用（或）碳纤维增强塑料。
1、轻质化材料发展趋势
高强钢板替代普通钢板：采用高强钢板代替普通钢板，能使构件厚度减薄，又能保证其使用性能，从而减轻汽车的质量，而且钢铁材料价格便宜、工艺成熟，因此迄今仍然是汽车车身使用最多的材料。
轻金属材料替代钢板：铝合金因其密度低、比强度高，在显著减重的同时仍然能够大幅提高车身零部件的刚性，但成本较高。
复合材料替代钢板：复合材料因为密度低(铝合金的 1/3 左右)、比强度极高、耐撞击、抗断裂韧度好、减振隔音性能好、可设计性好、耐腐蚀等一系列优点，已经得到汽车工业的重视。
多材料混合车身结构：单纯采用高强钢板虽然具有较大的成本优势，但在现阶段条件下采用高强钢进行车身轻量化的空间已经十分有限。采用轻金属虽然可以获得较好的轻量化效果，但是成本仍然较高。复合材料可以获得最佳的轻量化效果，但是成本极高，无法规模应用。
图 轻量化材料性能及应用对比
铝的密度是铁的 1/3，传统车身质量约占整车质量的 30-40%，已经成为铝合金轻量化的主要应用部件，可使汽车减重 40%。
图 铝合金作为轻量化材料优点
（三）轻量化制造+连接
轻量化制造是指采用特种加工工艺制成的具有轻量化结构特征的车身用毛坯材料，包括激光拼焊板(TWB)和连续变截面轧制板(TRB)。TWB即采用激光焊接技术把不同厚度、不同表面镀层甚至不同原材料的金属薄板焊接在一起，形成冲压用坯料。基于这种技术，工程师可以根据车身各个部位的强度和刚度的需求，像裁缝缝制衣服一样预先“量身定做”所需的拼焊板坯料，然后进行冲压，从而达到节省材料、减轻重量且提高车身零部件性能的目的。TRB 继承了 TWB根据零件强度和刚度需求变截面的技术，可显著降低车身零件的数量，从而降低车身焊装的复杂性。
连接通常是结构最薄弱处，常常成为失效的起始位置。由于车身结构均含有混合材料（如铝合金、高强钢、碳纤维），还含有各种结构件（如板材、铸件、挤压件），汽车轻量化连接在不同材料的相容性、可连接性、表面特性、腐蚀、装配应力等方面提出难题。同时关于最佳的连接条件，连接性能的测定方法，连接接头的设计方法，连接接头的耐久性、碰撞性能和生命周期成本等方面均有待发展研究。
1、液相焊接
传统焊接工艺痛点在于混合材料、多层材料组合难以连接；并且不同形态材料连接，有虚焊、气孔、夹渣、裂纹、烧穿等缺陷；同时膈音降噪和防水密封很难做到。
（1）电阻点焊
因其高效率、低成本、易于自动化等优点在钢制轿车车身装配中长期占主导地位，一辆典型的钢制车身90%以上装配量由电阻点焊工艺完成。然而，多材料轻量化车身由于高强钢的大量使用以及铝钢的混合使用，使得传统的电阻点焊技术面临巨大挑战。
铝合金中大多数焊点的产生需要40-65ms，而钢需要约200ms。由于铝的软化温度与熔融温度之间的差异较小的缘故。熔点很大差别的不同材料不能直接用电阻点焊连接。
（2）电弧焊
铝合金电弧焊容易形成气孔，要提前去除氧化层。电弧焊不适合连接钢和铝合金之间，原因在于两者熔点不同，铁在铝中溶解度几乎为零，且在焊缝处会形成脆性金属间化合物。且热特性方面（如线胀系数和导热率）存在的巨大差异使焊接后出现内部收缩应力，所以钢和铝之间的熔焊焊缝会在使用中出现开裂和脆性失效。
（3）激光焊
可用于钢和铝合金的点焊和连续焊接。
（二）固相焊接
在固相焊接中，两张材质相同或不同的板材通过形成冶金接合而连接起来。由于在固相焊接中不会发生缩孔、晶粒开裂，通常焊接质量非常好，总的来说力学性能甚至优于液相焊接。由于没有形成固化后会发生显著收缩的材料熔池，焊接后零件变形和残余应力相对较小。固相焊接不产生烟雾，且没有电弧炫目或反射激光束。
固相焊接主要包括搅拌摩擦焊（FSW）和搅拌摩擦点焊（FSSW）。这两种工艺通过旋转的焊接工具与待焊接的金属板之间产生的摩擦热，使焊接接头处的材料达到软化状态。这两种工艺能够连接难以熔焊在一起的材料，如2000系列和6000系列铝合金。FSW和FSSW另一个主要优点就是能耗低。由于FSW不需要大电流、冷却液和压缩空气，总能量大大减少。
搅拌摩擦焊（FSW）作为一种固相连接方法，焊接速度较慢，在汽车应用有限，原因在于白车身中没有适合的平直焊接接头。搅拌摩擦点焊(FSSW)可有效控制铝钢结合面金属间化合物形成，在铝钢异种连接方面具有很大优势；然而迄今该技术仍局限于非承载部件连接。这是因为高强钢的应用使得针对铝合金设计的 FSSW 技术面临巨大挑战。可以用于铝合金连接。
（三）机械连接
机械连接包括螺栓连接、铆接等，同时混合连接作为机械连接的拓展，缝合连接和Z-pin连接常作为辅助连接。目前传统机械连接在汽车车身上运用较少，传统螺栓螺母连接需要在待连接的零件上钻孔，且装配过程中需精准对接；传统铆接工艺对铆接材料进行预冲孔，再用铆钉连接。不同形态材料，动态疲劳强度强度低，容易形成摩擦带来噪音和质量缺陷，松脱等安全问题,连接点气密封闭性差。
目前，汽车车身中应用最为广泛的两种机械冷连接技术为无铆铆接和自冲铆接。它们不需要预冲孔便可实现汽车板的连接，而且对连接对象的表面清洁度和氧化层不敏感，同时具有电阻点焊技术的高效率和易于自动化等特点。
（四）胶粘连接
胶粘连接是通过胶粘剂与被连接件之间的化学反应或物理凝固等作用将材料连接在一起的连接技术。胶粘连接能完全避免应力集中，拥有更高的疲劳强度；可以连接不同形态材料，胶粘连接不能焊接的不同材料（如热固性复合材料），在铝镁聚合物基复合材料的连接方面具有优势。在现阶段的车身制造中有着广泛的应用，目前在 SGM 和 SVW 所有的车型上都大量使用了胶接技术。捷豹 X350 上用胶量高达 154 m，以显著提高整车的安全性和舒适性。
然而，多材料车身的胶接却面临前所未有的挑战。胶粘连接在抗高温、耐冲击、抗老化等存在性能较差，表面需要处理，固化耗时且碰撞性能较差。
在高温烤漆固化的时候，由于铝钢热膨胀系数差异较大，会导致车身结构产生严重变形，并使胶粘接头失效。陶氏化学已经开发出双组分常温固化胶以解决高温固化引起的大变形，但是这些双组分胶的力学性能要明显低于目前大规模使用的单组分胶，而且在与单组分胶一起使用时存在较大的问题。所以胶粘连接常常和焊接、铆接结合起来，形成焊接粘接和铆接粘接等连接方式，如聚合物基复合材料连接等。
第三章先进铆接行业分析
一、自冲铆接（锁铆）
自冲铆接又称为“锁铆铆接”、“SPR”。1985 年基恩·琼斯在英国创建 Henrob 公司研发和生产出世界上第一套自冲铆接设备；此后，美国 EMHART 公司与德国 BOLLHOFF 公司也相继开发出了自冲铆接设备。Henrob公司作为行业的领导者，在全世界范围内有超过5300套设备在运行，其在欧洲市场占有率高达70%，中国目前有60多套。
自冲铆接可以应用于汽车天窗、发动机缸盖、座椅、排气管、引擎盖等。目前已广泛应用于奥迪、宝马、捷豹、沃尔沃、通用、福特和戴姆勒—克莱斯勒等公司铝合金合身的制造，接头疲劳强度可达电阻点焊的2倍。国内在自冲铆接方面研究起步较晚。
自冲铆接实际上是一种先用半管型铆钉来穿刺上层板，然后再将铆钉体扩张到下层板内，从而使两层板材之间形成机械互锁的低温成形工艺。由于没有热输入，很适合用于铝材、高强钢、镁合金（需要局部加热）等连接。自冲铆接也可连接多层板。铝合金板可铆接厚度达10mm，钢板总连接厚度为6mm。铆接的方向应从较薄的板材向较厚的板材，从较硬的材料向较软的材料铆接。由于自冲铆接涉及冷成形，所以板材必须有足够的塑性，以便在铆接期间产生无形和无损流动。不同材料的流动应力存在巨大差异，这将为自冲铆接带来挑战。
图 自冲铆接技术原理及工艺过程
自冲铆接性能的主要影响因素为：
图自冲铆接性能影响因素
自冲铆接优势在于：
表 自冲铆接和点焊之间对比
自冲铆接局限性在于：
二、无铆铆接（冲压铆接）
无铆铆接又叫冲压铆接，是利用板件本身的冷变形能力，对板件进行压力加工，使板件产生局部变形而将板件连接在一起的机械连接技术。无铆钉铆接接头的剥离强度和疲劳强度都比较低，通常用在发动机罩、行李箱盖等非承载部位。
图 无铆铆接工作过程
三、冷碾铆接
冷碾铆接法是利用铆杆对铆钉局部加压，并绕中心连续摆动自至铆钉成形的铆接方式。按冷碾轨迹的不同可分为摆碾铆接法和径向铆接法。图a为摆碾铆接法，其铆头仅沿圆周方向摆动碾压；必须把工件准确定位，结构较简单、成本低，可以满足90%以上零件的需求。径向铆接法的铆头运动轨迹是梅花状，所铆零件质量较好，效率较高，铆件无须夹持，稳定性强，但因结构复杂照价较高，维修不方便，非特殊场合一般不采用。
图 冷碾铆接法的两种方式
四、先进铆接技术竞争分析
以自冲铆接、无铆铆接、冷碾铆接为代表的先进铆接技术主要集中在海外。英国Henrob公司2014年被美国AtlasCopco集团收购，为其代表客户捷豹路虎全铝合金轻车身提供服务。德国Tucker被美国Emhart集团收购，用于全球铝合金车身制造技术布局。其他参与者有德国FMW，瑞士Baltec，美国OEBITFORM。
国内方面，主要参与者包括武汉的三家公司埃瑞特、贝瑞克和瑞威特，深圳的一浦莱斯，国企如安阳三兴、靖江军力紧固件，以及外企AGME等的国内代理商。整体来说国内先进铆接技术发展落后，主要销售技术含量较低的低端产品，价格低；高端应用（汽车、智能家居等）严重依赖进口。
武汉埃瑞特目前拥有IRIVET铆接机品牌和RMMIC高端铆接机品牌，产品已涵盖全部铆接领域。武汉贝瑞克为中德合资企业，目前拥有贝瑞克铆接机品牌、Herorivet高端铆接机品牌以及贝瑞克紧固件品牌。产品已涵盖全部铆接领域。武汉瑞威特与武汉大学等著名院校建立了长期的铆压设备技术产学研联盟。公司的一百多种铆接设备不仅畅销国内，还远销欧美、中东及东南亚地区。
深圳一浦莱斯精密技术有限公司成立于2003年，致力于薄板冷连接工艺的研发和产业化，主要销售产品包括自冲铆接设备、无铆铆接设备及连接件，其核心在于针对不同行业、材料、厚度等打造了完善的数据库。
安阳市三兴机械工业有限责任公司成立于1992年，主导产品包括用于汽车行业和铁路车辆行业中的液压铆接设备和专用设备，是国内较早生产液压铆接机的专业厂家之一。先后为一汽、二汽、江淮汽车、上汽集团及北车、东车等提供各种铆接设备和生产线。靖江市军力紧固件制造有限公司，2004年投入五金非标件生产，加工范围逐步扩大，但自冲铆接不是其主要业务。
AGME作为全球铆接领跑者，在国内代理商上海湖苏机电技术有限公司，艾舸米铆接设备（上海）有限公司等，在国内不销售自冲铆接设备。
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