解锁高强连接新方式: FDS热熔螺接技术原理与工艺详解

在新能源汽车、动力电池包、车身结构等对轻量化、高强度连接需求日益增强的背景下，传统的螺接、焊接等方式面临异种材料链接难等多种难题。而FDS（Flow Drill Screw，热熔螺接）工艺，作为一种“无预钻孔”的金属板材冷链接工艺，正日益成为多材料结构连接中的优选方案。

本文将系统介绍FDS热熔螺接的技术原理、工艺流程及关键参数控制要点。

一、什么是FDS热熔螺接？

FDS工艺（Flow Drill Screws）是通过FDS设备的中心拧紧轴，将伺服电机的高速旋转运动传导至螺钉，作用于待连接板材，形成摩擦生热，并在巨大的轴向压力作用下使材料发生塑性变形，在流钻螺钉挤压下形成柱状通孔，并由螺钉尖刺破并旋入待连接板材，使钻孔，攻丝，拧紧在FDS设备上一次完成，最终在板材与螺钉之间形成完全啮合的螺纹连接的工艺形式。

该工艺特别适用于铝合金、镁合金、镀锌钢板、钢铝混合连接等传统焊接难以适用的工况，广泛应用于汽车白车身、电池包结构、家电外壳、航空结构件等多材料连接场景。

二、FDS工艺实现原理

FDS热熔螺接工艺是一种集“热钻孔—自攻成型—扭矩拧紧”为一体的高效机械连接技术。整个连接过程分为以下六个连续阶段：

1. 定位

螺钉在驱动系统的引导下对准工件上表面，夹具保持稳定压紧，确保后续工艺中心一致性。

2. 热熔

螺钉高速旋转（最高可达9000rpm），与上层金属板材摩擦产生热量，使材料局部升温、软化但不熔化，准备穿透。

3. 穿刺

在设定的轴向力（一般为 1500~3000 N）作用下，螺钉尖端穿透软化的上层板材，材料被挤压向下形成一个喇叭口状孔洞。

4. 螺接

螺钉继续旋转并进入孔洞中，自行滚制螺纹（无需预攻丝），同时压紧上下板材。此过程对螺钉形状和材料塑性要求较高。

5. 拧紧

达到预定的深度和扭矩后（常见范围为 6~12 Nm），伺服系统根据传感器反馈停止旋转并锁固，确保接合强度和夹紧力一致性。

6. 成型

整个连接过程完成后，螺钉头部与工件紧贴，连接处无飞边、无热影响区，板材间形成稳定的机械互锁结构，具备高疲劳性能和抗振能力。

三、关键工艺参数及控制要点

FDS工艺的稳定性和连接质量高度依赖于对关键参数的精准控制，主要包括以下几个方面：

此外，还需配备扭矩控制器、位置监控传感器、温度反馈系统等自动化控制模块，以实现工艺一致性、缺陷识别与数据追溯。

四、FDS的工艺优势

无需预钻孔：板材无需预制孔即可打钉

适应多材料连接：可实现钢钢，钢铝，铝铝或多层不同板材的连接

多功能混合紧固：板材之间，有无胶水，均可紧固连接

螺丝可拆卸：打钉后，螺丝可拆卸

单面攻入连接：公用工程条件空间限制较小，可实现单面攻入连接

五、典型应用案例

在新能源汽车制造中，FDS技术已被大量应用于：

1. 新能源汽车动力电池包上盖与壳体连接

2. 车身下护板与副车架固定

3. 多层铝合金与钢板混合连接区域

4. 空间狭小但要求高强度的非焊区域

总结

FDS热熔螺接技术以其“无预孔、无火花、高强度”的独特优势，正逐步成为未来高端制造领域的重要连接手段。通过对工艺原理与关键参数的深入理解与控制，FDS不仅提升了结构可靠性，更为制造流程带来了高度自动化与质量一致性保障。

如您所在企业正面临多材料连接难题，或希望在轻量化结构中实现更高效的连接解决方案，FDS或许正是您需要的新答案。