鋁合金車身的焊接應用-2016資料

1、鋁合金車身的焊接應用-2016汽車輕量化背景汽車輕量化背景在世界能源危機不斷加劇，可再生資源開發(fā)利用受限的情況下，作為人類社會進步的支柱產(chǎn)業(yè)世界汽車工業(yè)發(fā)展正面臨著三大問題：節(jié)能、環(huán)保和安全，而汽車輕量化則是節(jié)油和降低排放的重要方法和途徑。研究表明，約7575的油耗與整車的質量有關，降低汽車質量就可有效降低油耗及排放；汽車質量每減少1000kg1000kg，油耗可降低6 67 7。特別是近年來，在油價暴漲、供應緊張的形勢下，用戶越來越關注汽車的油耗，高燃油經(jīng)濟性成為提升汽車競爭力的重要因素。因此，汽車輕量化是各國汽車產(chǎn)業(yè)設計、生產(chǎn)的目的和目標。汽車輕量化的趨勢汽車輕量化的趨勢汽車各個系統(tǒng)都具有

2、輕量化的潛力在整個車體中汽車車身是汽車重量最大的部件，約占汽車總重量的3030。通過上圖我們也不難發(fā)現(xiàn)，汽車車身最具輕量化的潛力，通過減輕車身重量來降低汽車自重具有重要的意義，也是近幾年來國內外研究的一個熱點。所以汽車輕量化主要是汽車車身的輕量化，汽車車身輕量化則又是汽車材料的輕量化。通過上圖很明顯可以看出，在汽車輕量化的進程中，中、高強鋼，鋁和鋁合金以及鎂和鎂合金等輕質金屬及合金逐步取代鋼板，鋼帶在汽車上的應用，前者用量逐年增加，而后者用量則逐年減少！使得汽車輕量化成效顯著。而在汽車車身輕量化上主要是鋁、鋁合金及中高強鋼的應用。下面就來看看鋁及鋁合金在車身上的應用。鋁及鋁合金在車身上的應用鋁

3、及鋁合金在車身上的應用ASF全鋁合金車身火車鋁合金車身鋁比鋼輕6060。僅在汽車內外板上用鋁臺金來代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼板就可使整車減重大約4747。承受同樣沖擊，鋁板比鋼板多吸收沖擊能5050。鋁合金汽車也以其節(jié)能降耗，利于環(huán)保，鋁合金零部件回收率高，安全舒適，工序減少，裝配效率高，燃油效率高，相對載重能力大等優(yōu)點而倍受青睞。鋁合金車身常用焊接技術鋁合金車身常用焊接技術鋁合金由于重量輕、比強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成 形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應用于各種焊接結 構產(chǎn)品中，采用鋁合金代替鋼板材料焊接，結構重量可減 輕50 %以上。鋁合金焊接有幾大難點：鋁合金焊接接頭軟化嚴重，強 度系數(shù)低，這也

4、是阻礙鋁合金應用的最大障礙；鋁合金 表面易產(chǎn)生難熔的氧化膜（Al2O3其熔點為2060） ，這 就需要采用大功率密度的焊接工藝；鋁合金焊接容易產(chǎn) 生氣孔；鋁合金焊接易產(chǎn)生熱裂紋；線膨脹系數(shù)大， 易產(chǎn)生焊接變形；鋁合金熱導率大（約為鋼的4倍），相 同焊接速度下，熱輸入要比焊接鋼材大24倍。因此，鋁合金的焊接要求采用能量密度大、焊接熱輸入小、 焊接速度高的高效焊接方法。 汽車上的鋁合金結構件都要求焊接，焊縫要有良好的機械性能。鋁合金的焊接方法很多，須根據(jù)鋁合金的牌號、焊件的用途和工作環(huán)境、產(chǎn)品結構、生產(chǎn)條件以及焊接接頭質量要求等因素加以選擇。常用的焊接方法有：氣焊、焊條電弧焊、脈沖氬弧焊、電渣焊、

5、鉚接、等離子弧焊和激光焊等。近年來，針對鋁合金焊接的難點，一些新的焊接工藝得到發(fā)展，如攪拌摩擦焊、激光電弧復合焊、電子束焊等。汽車制造業(yè)長期以來廣泛應用電阻點焊工藝方法，在鋁合金汽車制造業(yè)中，可采用經(jīng)過長期考驗的生產(chǎn)流水線進行全面改造。目前，有的汽車公司在制造過程中暫時采用了非電阻點焊的連接工藝方法，但仍在投入一定的人力、物力對鋁合金電阻點焊技術進行研究，以尋求突破。下面就對鋁合金汽車車身電阻電焊做一介紹。鋁合金汽車車身電阻電焊鋁合金汽車車身電阻電焊電阻點焊：是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩柱狀電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點的電阻焊方法，其主要用于薄板焊接。汽車車身焊裝, 包括車

6、身底板、側圍、車架、車頂、車門及車身總成等部分的焊裝。據(jù)統(tǒng)計, 每輛汽車車身上約有5000多個電阻點焊焊點。鋁合金汽車車身電阻電焊工藝鋁合金汽車車身電阻電焊工藝具有均勻高強度和良好外貌的焊縫，取決于工件之間均勻的表面電阻。多數(shù)應用中，在點焊或縫焊鋁合金以前，焊接的表面準備是非常必要的，它一般是清除油類、污物或標記，并減少和改善鋁表面氧化膜的一致性。表面準備大致可分為清洗和清除氧化膜兩道工序。1、焊前表面準備鋁合金的電阻點焊過程如圖所示。在一個焊接接循環(huán)中，首先，將工件裝配好并施加電極壓力；然后，通以電流，由于電流流經(jīng)工件時產(chǎn)生電阻熱，兩工件間界面上的材料受熱發(fā)生熔化形成熔核；一段時間后，撤去電

7、流，熔核凝固形成焊點實現(xiàn)連接，電極壓力需繼續(xù)保持一段時間以保證焊接質量；最后，撤去電極壓力，焊接循環(huán)結束。由于電極發(fā)熱，鋁合金電阻點焊過程中，電極需冷卻。2、鋁合金的電阻點焊過程3、鋁合金的電阻點焊焊接規(guī)范通常，點焊鋁合金時，可以選擇大電流、短時間通電和施加高壓的焊接規(guī)范，但為了進一步提高焊接質量，還可以采用附加調節(jié)波峰和波谷的電流波形。采用波峰電流的目的是盡量減小點焊接頭強度的波動、防止飛濺和減少粘電極現(xiàn)象。波谷電流通常為衰減電流，硬鋁系的可熱處理強化合金采用這種緩冷的方法，是為了防止焊核中經(jīng)常產(chǎn)生的縮孔和裂紋。實際應用中，還經(jīng)常采用比焊接壓力大的預壓力和頂鍛壓力的兩級加壓方法，以控制點焊接

8、頭強度的波動和防止焊核內部產(chǎn)生缺陷。采用三相低頻或三相整流式焊機焊接時的焊接規(guī)范，包括焊接電流及其通電時間、衰減電流及其通電時間、焊接壓力、頂鍛壓力和延時加壓時間等許多參數(shù)。另一方面，對于點焊時的拉伸剪切載荷、焊核直徑、壓痕深度、內部缺陷、外部缺陷等有關電阻點焊接頭質量的很多事項，在各種技術管理要求或標準中均作了規(guī)定。焊接規(guī)范參數(shù)與各種焊接質量間的關系是極為復雜的，因而使焊接規(guī)范的選擇有一定的難度。表1和表2是推薦的點焊焊接規(guī)范的標準，實際使用時還須通過實驗來選擇。4、鋁合金的電阻點焊焊后檢驗為了保證點焊的質量，要制定并遵守正確的焊接程序和焊接規(guī)范，在生產(chǎn)過程中，還要有常規(guī)的檢查程序。剝離試驗

9、：焊接參數(shù)要周期性地進行檢查，用與工件相同材質和厚度的試樣，像工件一樣進行焊接來核實焊機的調整是否正確。目視：通過目視來確定電極粘連、表面燒熔、裂紋、滑移和過大的壓痕等缺陷，這是主要的檢查方法。還可用塞尺來確定板材的分離情況。破壞性試驗：主要用于焊接現(xiàn)場準備和核實。通過放大小于 倍的宏觀檢查來確定焊點直徑和焊透情況。此外，射線可以檢查內部缺陷，確定焊接熔核的形狀和尺寸，也能確定焊接結構；抗拉、剪試驗，可以用來確定焊接強度的定量數(shù)值；對于焊點橫截面的檢查，通過對點焊試樣進行拋光、腐蝕并在較高放大倍數(shù)下進行檢查，以確定內部裂紋、氣孔以及焊接組織。在一般情況下，以上方法主要用來確定建立焊接規(guī)范、設計

10、點焊結構，而不是生產(chǎn)試驗方法。鋁合金汽車車身電阻電焊設備鋁合金汽車車身電阻電焊設備鋁合金點焊時，應根據(jù)鋁合金材料牌號及焊件厚度選用點焊機。實用的點焊機有單相交流式、電容器式、三相整流式和三相低頻式等，除單相交流式焊機外，都是為了解決通過大電流時引起電源電壓降低的問題而研究出來的。如國產(chǎn)專用的點焊機有DJ-300-1、DJ-600、DJ-1000型直流沖擊波點焊機。目前，汽車車身焊裝線上的電阻點焊機主要有懸掛式點焊機、點焊機器人和多點焊機。汽車輕量化對于節(jié)省能源、保護環(huán)境、提高安全都有著重要的現(xiàn)實意義，而鋁合金材料的應用則是解決該問題的有效途徑之一。目前，我國在輕質材料，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑