鋁合金在車身上的應(yīng)用講解課件

1、鋁合金在車身上的應(yīng)用 焊接工藝方面第1頁，共16頁。鋁合金在汽車應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 車身輕量化的研究是現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)的一大主流。當(dāng)前，節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、智能和網(wǎng)絡(luò)是汽車技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，尤其是節(jié)能和環(huán)保更是關(guān)系人類可持續(xù)發(fā)展的重大問題。因此，降低燃油消耗、減少向大氣排出CO2和有害氣體及顆粒已成為汽車界主要的研究課題。減小汽車自身質(zhì)量是汽車降低燃油消耗及減少排放的最有效措施之一。 目前，車身輕量化發(fā)展主要有兩個(gè)方向，一個(gè)是優(yōu)化汽車框架結(jié)構(gòu)；一個(gè)是在車身制造上采用輕質(zhì)材料。而鋁合金在汽車上的應(yīng)用就是考慮了第二個(gè)方向。第2頁，共16頁。鋁合金在汽車上應(yīng)用實(shí)例雷諾的發(fā)動(dòng)機(jī)罩，車頂和車門板都使用鋁合金。奧

2、迪A2、A8、捷豹的XJ用鋁合金來制造車身前部的結(jié)構(gòu)件和外部板件。寶馬5系列的前圍前罩板，是用5000型鋁鎂合金制造的 。第3頁，共16頁。鋁合金的焊接方法 鋁合金的焊接方法很多，須根據(jù)鋁合金的牌號(hào)、焊件的用途和工作環(huán)境、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)條件以及焊接接頭質(zhì)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、鉚接、等離子弧焊和激光焊等。 近年來, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了幾種鋁合金焊接新技術(shù), 這些技術(shù)較好地解決了MIG 焊、TIG 焊以及電阻點(diǎn)焊焊接鋁合金所帶來的熱變形大、焊接效率低等缺點(diǎn), 因此在汽車制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。主要介紹了用于鋁合金焊接的激光焊在汽車制造中的應(yīng)用。

3、第4頁，共16頁。激光焊接車身第5頁，共16頁。鋁合金的焊接特點(diǎn)(1)極強(qiáng)的氧化能力。鋁合金與氧的親和力很大，在空氣中極易氧化, 并在其表面生成致密的、厚度約為0.1mm 氧化膜, 其熔點(diǎn)極高( 約2050)、密度大，屬于難熔物質(zhì), 焊接時(shí)會(huì)阻礙金屬之間的良好結(jié)合，導(dǎo)致未焊透、焊縫夾渣、不熔合現(xiàn)象, 由于氧化膜吸附大量水分，容易使焊縫產(chǎn)生氣孔。(2)較大的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容。鋁及鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容都很大，約比鋼大一倍多，所以，在焊接過程中大量的熱能會(huì)被迅速地傳導(dǎo)到基體金屬的內(nèi)部和釋放到周圍的空氣中去，因此焊接時(shí)，必須采用能量集中、功率大的熱源，有時(shí)需采用預(yù)熱等工藝措施。經(jīng)驗(yàn)表明：焊接鋁合金

4、時(shí)，要輸入比焊接鋼時(shí)大2 4 倍的焊接熱，才能達(dá)到與鋼相同的焊接速度。第6頁，共16頁。鋁合金的焊接特點(diǎn)(3)線膨脹系數(shù)大。鋁的線膨脹系數(shù)約比鋼大2 倍，凝固時(shí)體積收縮率達(dá)6.5% 6.6% 。因此，在此條件下焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力和變形，或在脆性溫度區(qū)間內(nèi)導(dǎo)致熱裂紋。生產(chǎn)中常采用調(diào)整焊絲成分的方法防止裂紋的產(chǎn)生。(4)容易形成氣孔。焊接接頭中的氣孔是鋁合金的焊接中易產(chǎn)生的另一個(gè)常見的缺陷，氫是熔焊時(shí)產(chǎn)生氣孔的主要原因。鋁及鋁合金的液體熔池很容易吸收氣體，高溫下溶入的大量氣體，在焊后冷卻凝固過程中來不及析出，就聚集在焊縫中形成氣孔?；≈鶜夥罩械乃郑附硬牧霞澳覆谋砻嫜趸の降乃侄际呛?/p>

5、縫氣體中氫的主要來源，因此焊接前必須嚴(yán)格清理，并合理選擇焊金屬加工工藝防止氣孔的產(chǎn)生。第7頁，共16頁。鋁合金的焊接特點(diǎn)(5)高溫下的強(qiáng)度和塑性低。鋁合金焊接接頭強(qiáng)度低于母材，即有軟化現(xiàn)象。焊接接頭力學(xué)性能較難保證，抗拉強(qiáng)度低，塑性不足，是鋁合金應(yīng)用的一大障礙。(6)加熱時(shí)無色澤變化。鋁合金從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，無明顯的顏色變化，給焊接操作帶來困難。激光焊接鋁合金技術(shù)必要性： 熱輸入少，能量密度集中，熱影響區(qū)窄，變形小，獲得較大熔深的特點(diǎn) 第8頁，共16頁。激光焊的工藝特點(diǎn)能量密度高，可焊接難加工材料；焊接質(zhì)量高，焊深大，焊縫組織細(xì)密；熱影響區(qū)和變形區(qū)小；可焊接物理性質(zhì)相差較大的不同材料；無接觸加

6、工；高柔性，與CAD/CAM組成多功能激光加工系統(tǒng)：第9頁，共16頁。激光焊接基本原理原理：利用功率密度很高的激光束聚焦工件表面，使輻射作用區(qū)的金屬燒熔粘合而形成焊接接頭。第10頁，共16頁。焊接接頭形式對(duì)接和搭接對(duì)接裝配間隙應(yīng)小于材料厚度的15 % ，且要遠(yuǎn)小于激光在工件表面光斑尺寸。搭接時(shí)，裝配間隙應(yīng)小于材料厚度的25 %。結(jié)論：對(duì)接這種拼焊工藝，吸收率大，光束在拼接處人工制孔，在小孔內(nèi)來回折射，增大了激光吸收第11頁，共16頁。鋁合金激光焊接接頭缺陷及防止措施氣孔形成原因：被鋁吸附的氣體在加熱過程中溶解度增大，冷卻過程中溶解度又急劇降低(如氫) 來不及析出導(dǎo)致的；低熔點(diǎn)、高蒸汽壓合金元素

7、燒損,這樣熔池金屬波動(dòng),小孔不穩(wěn)定,也會(huì)使氣孔生成。措施：表面清理，防潮；保護(hù)氣體等第12頁，共16頁。鋁合金激光焊接接頭缺陷及防止措施鋁及鋁合金激光焊接裂紋 原因：結(jié)晶裂紋是焊縫金屬結(jié)晶時(shí),在柱狀晶邊界形成Al2Si 、Mg2Si 、Al2Mg2 Si 等低熔點(diǎn)共晶導(dǎo)致。 措施：采用填充金屬方法可有效避免熱裂紋。如：采用高M(jìn)g 含量的Al2Mg2Zn 焊絲焊接低Mg 含量的Al2Cu2Zn 合金; 用Al25 %Si焊絲焊接Al2Cu2Mg 合金板,很好地控制了熱裂紋。第13頁，共16頁。 焊后清理 焊后留在焊縫及鄰近的殘存熔劑和焊渣，需要及時(shí)清理干凈，否則在空氣、水分的作用下殘存的熔劑和焊

8、渣會(huì)破壞具有防腐作用的氧化鋁薄膜，而激烈地腐蝕鋁件。因此，焊后應(yīng)隨即清除工件上殘存的熔劑和焊渣。 對(duì)于要求高的焊縫接頭采用的清渣方法和步驟：在熱水中用硬毛刷仔細(xì)洗刷焊接接頭；在溫度為60 80左右，濃度為2 3 的鉻酐水溶液或重鉻酸鉀溶液中侵洗約5 l0 分鐘，并用硬毛刷仔細(xì)洗刷；在熱水中沖刷洗滌；在干燥箱中烘干或用熱空氣吹干，也可以自然干燥。對(duì)于要求一般的焊縫接頭，可以采用熱水沖刷或蒸氣吹刷等較為簡(jiǎn)單的方法清理。第14頁，共16頁。檢查和試驗(yàn) 為了保證點(diǎn)焊的質(zhì)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。焊接參數(shù)要周期性地進(jìn)行檢查，用與工件相同材質(zhì)和厚度的試樣，像工件一樣進(jìn)行焊接來核