汽车轻量化技术发展下的铝合金汽车车身焊接工艺

汽车轻量化技术发展下的铝合金汽车车身焊接工艺小组成员：朱葛龙09010110齐剑09010112李维09010117侯有越09010121吴尚儒09010132内容汽车轻量化背景汽车轻量化的趋势铝及铝合金在车身上的应用铝合金车身常用焊接技术铝合金汽车车身电阻电焊铝合金汽车车身电阻电焊工艺结语汽车轻量化背景及意义在世界能源危机不断加剧，可再生资源开发利用受限的情况下，作为人类社会进步的支柱产业——世界汽车工业发展正面临着三大问题：节能、环保和安全，而汽车轻量化则是节油和降低排放的重要方法和途径。轻量化的意义汽车轻量化的趋势及材料汽车各个系统都具有轻量化的潜力在整个车体中汽车车身是汽车重量最大的部件，约占汽车总重量的30％。通过上图我们也不难发现，汽车车身最具轻量化的潜力，通过减轻车身重量来降低汽车自重具有重要的意义，也是近几年来国内外研究的一个热点。所以汽车轻量化主要是汽车车身的轻量化，汽车车身轻量化则又是汽车材料的轻量化。汽车轻量化技术发展趋势–多种材料混合设计，降重量不降性能。轻量量化化材材料料的的选选择择汽车车轻轻量量化化材材料料是是广广泛泛的的，，目目前前常常用用的的有有以以下下几几类类：：钢材材•低碳碳钢钢•高强强钢钢•超高高强强钢钢铝合合金金•轧铝铝•铸铝铝镁合合金金复合合材材料料•短纤纤维维增增强强•长纤纤维维增增强强钛合合金金（（太太贵贵））1112通过过上上图图很很明明显显可可以以看看出出，，在在汽汽车车轻轻量量化化的的进进程程中中，，中中、、高高强强钢钢，，铝和和铝铝合合金金以及及镁镁和和镁镁合合金金等等轻轻质质金金属属及及合合金金逐逐步步取取代代钢钢板板，，钢钢带带在在汽汽车车上上的的应应用用，，前前者者用用量量逐逐年年增增加加，，而而后后者者用用量量则则逐逐年年减减少少！！使使得得汽汽车车轻轻量量化化成成效效显显著著。。而在汽车车车身轻轻量化上上主要是是铝、铝铝合金及及中高强强钢的应应用。下下面就来来看看铝铝及铝合合金在车车身上的的应用。。13铝及铝合合金在车车身上的的应用奥迪A8全铝车身身铝比钢轻轻60％。仅在汽汽车内外外板上用用铝台金金来代替替传统钢钢板就可可使整车车减重大大约47％。承受同同样冲击击，铝板板比钢板板多吸收收冲击能能50％。铝合金汽汽车也以以其节能能降耗，，利于环环保，铝铝合金零零部件回回收率高高，安全全舒适，，工序减减少，装装配效率率高，燃燃油效率率高，相相对载重重能力大大等优点点而倍受受青睐。。16铝合金车车身常用用焊接技技术铝合金由由于重量轻、、比强度度高、耐耐腐蚀性性能好、、无磁性性、成形性好及及低温性性能好等特点而而被广泛泛地应用用于各种种焊接结结构产品中中，采用用铝合金金代替钢钢板材料料焊接，，结构重重量可减减轻50%以上。铝合金焊焊接有几几大难点点：①铝合金金焊接接接头软化化严重，，强度系数低低，这也也是阻碍碍铝合金金应用的的最大障障碍；②②铝合金金表面易产产生难熔熔的氧化化膜（Al2O3其熔点为为2060℃），这这就需要采采用大功功率密度度的焊接接工艺；；③铝合合金焊接接容易产产生气孔；；④铝合合金焊接接易产生生热裂纹纹；⑤线线膨胀系系数大，，易产生焊焊接变形形；⑥铝铝合金热热导率大大（约为为钢的4倍），相相同焊接速速度下，，热输入入要比焊焊接钢材材大2～4倍。因此，铝铝合金的的焊接要要求采用能量量密度大大、焊接接热输入入小、焊接速度度高的高效焊焊接方法法。汽车上的的铝合金金结构件件都要求求焊接，，焊缝要要有良好好的机械械性能。。铝合金金的焊接接方法很很多，须须根据铝铝合金的的牌号、、焊件的的用途和和工作环环境、产产品结构构、生产产条件以以及焊接接接头质质量要求求等因素素加以选选择。常用的焊焊接方法法有：气气焊、焊焊条电弧弧焊、脉脉冲氩弧弧焊、电电渣焊、、铆接、、等离子子弧焊和和激光焊焊等。近年来，，针对铝铝合金焊焊接的难难点，一一些新的的焊接工工艺得到到发展，，如搅拌拌摩擦焊焊、激光光—电弧复合合焊、电电子束焊焊等。车身焊机机示意图图及生产产线汽车制造造业长期期以来广泛应用用电阻点点焊工艺方法法，在铝铝合金汽汽车制造造业中，，可采用用经过长长期考验验的生产产流水线线进行全全面改造造。目前前，有的的汽车公公司在制制造过程程中暂时时采用了了非电阻阻点焊的的连接工工艺方法法，但仍仍在投入入一定的的人力、、物力对对铝合金金电阻点点焊技术术进行研研究，以以寻求突突破。下面就对对铝合金金汽车车车身电阻阻电焊做做一介绍绍。铝合金汽汽车车身身电阻电电焊电阻点焊焊：是将焊件件装配成成搭接接接头，并并压紧在在两柱状状电极之之间，利利用电阻阻热熔化化母材金金属，形形成焊点点的电阻阻焊方法法，其主主要用于于薄板焊焊接。汽车车身身焊装,包括车身身底板、、侧围、、车架、、车顶、、车门及及车身总总成等部部分的焊焊装。据据统计,每辆汽车车车身上上约有5000多个电阻点点焊焊点点。铝合金汽汽车车身身电阻电电焊工艺艺具有均匀匀高强度度和良好好外貌的的焊缝，，取决于于工件之之间均匀匀的表面面电阻。。多数应应用中，，在点焊焊或缝焊焊铝合金金以前，，焊接的的表面准准备是非非常必要要的，它它一般是是清除油油类、污污物或标标记，并并减少和和改善铝铝表面氧氧化膜的的一致性性。表面面准备大大致可分分为清洗和清清除氧化化膜两道工序序。1、焊前表表面准备备铝合金的的电阻点点焊过程程如图所所示。在在一个焊焊接接循循环中，，首先，将工件装装配好并并施加电电极压力力；然后，通以电流流，由于于电流流流经工件件时产生生电阻热热，两工工件间界界面上的的材料受受热发生生熔化形形成熔核核；一段段时间后后，撤去去电流，，熔核凝凝固形成成焊点实实现连接接，电极极压力需需继续保保持一一段时时间以以保证证焊接质质量；；最后，，撤去电电极压力力，焊焊接循循环结结束。。由于电电极发发热，，铝合合金电电阻点焊焊过程程中，，电极极需冷冷却。。2、铝合合金的的电阻阻点焊焊过程程3、铝合合金的的电阻阻点焊焊焊接接规范范通常，，点焊焊铝合合金时时，可可以选选择大大电流流、短短时间间通电电和施施加高高压的的焊接接规范范，但但为了了进一一步提提高焊焊接质质量，，还可可以采采用附附加调调节波波峰和和波谷谷的电电流波波形。。采用波波峰电电流的的目的的是尽尽量减减小点点焊接接头强强度的的波动动、防防止飞飞溅和和减少少粘电电极现现象。。波谷电电流通通常为为衰减减电流流，硬硬铝系系的可可热处处理强强化合合金采采用这这种缓缓冷的的方法法，是是为了了防止止焊核核中经经常产产生的的缩孔孔和裂裂纹。。实际际应用用中，，还经经常采用比比焊接接压力力大的的预压压力和和顶锻锻压力力的两两级加加压方方法，，以控控制点点焊接接头强强度的的波动动和防防止焊焊核内内部产产生缺缺陷。。采用三相低低频或或三相相整流流式焊焊机焊焊接时的焊焊接规规范，，包括括焊接接电流流及其其通电电时间间、衰衰减电电流及及其通通电时时间、、焊接接压力力、顶顶锻压压力和和延时时加压压时间间等许许多参参数。。另一方方面，，对于于点焊焊时的的拉伸伸剪切切载荷荷、焊焊核直直径、、压痕痕深度度、内内部缺缺陷、、外部部缺陷陷等有有关电电阻点点焊接接头质质量的的很多多事项项，在在各种种技术术管理理要求求或标标准中中均作作了规规定。。焊接规规范参参数与与各种种焊接接质量量间的的关系系是极极为复复杂的的，因因而使使焊接接规范范的选选择有有一定定的难难度。。表1和表2是推荐荐的点点焊焊焊接规规范的的标准准，实实际使使用时时还须须通过过实验验来选选择。。4、铝合合金的的电阻阻点焊焊焊后后检验验为了保保证点点焊的的质量量，要要制定定并遵遵守正正确的的焊接接程序序和焊焊接规规范，，在生生产过过程中中，还还要有有常规规的检检查程程序。。剥离试试验：：焊接参参数要要周期期性地地进行行检查查，用用与工工件相相同材材质和和厚度度的试试样，，像工工件一一样进进行焊焊接来来核实实焊机机的调调整是是否正正确。。目视：：通过目目视来来确定定电极极粘连连、表表面烧烧熔、、裂纹纹、滑滑移和和过大大的压压痕等等缺陷陷，这这是主主要的的检查查方法法。还还可用用塞尺尺来确确定板板材的的分离离情况况。破坏性性试验验：主要用用于焊焊接现现场准准备和和核实实。通通过放放大小小于倍倍的的宏观观检查查来确确定焊焊点直直径和和焊透透情况况。此外，，射线线可以以检查查内部部缺陷陷，确确定焊焊接熔熔核的的形状状和尺尺寸，，也能能确定定焊接接结构构；抗抗拉