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铝点焊在新能源全铝车身的应用
[来源:未知]   [作者:admin]   [编辑:admin]   时间:2019-02-21 08:23

  摘要:随着改革新时期的绿色理念的推广,绿色环保的发展理念也逐渐渗入到汽车制造领域,新能源汽车的研发和面世能够解决传统燃油汽车带来的环境污染,有效缓解全球能源匮乏及浪费的问题。本文着重分析了新能源汽车所采用的焊接技术,梳理铝点焊在新能源全铝车身上的应用,希望通过本文的研究能够为今后新能源车身审查制造提供一定的理论支撑。

  随着人类生产生活水平的不断提升,环境污染的问题也越来越严重,人们对于新能源汽车越来越青睐。中国制造2025以及我国工业4.0战略的实施,新能源汽车制造产业得到了大力支持,新能源汽车因为电池能量密度等技术的要求和限制,汽车的装备质量相较于传统能源汽车提出了更高的要求,采用铝合金材料,能够有效的降低车身的重量,符合新能源汽车的发展趋势。传统的电阻方式焊接的成本较低、质量稳定,在传统能源汽车生产领域应用十分广泛,一般来说往往使用电阻点焊的方式完成钢制车身的焊接。新能源汽车车身多采用超高强度钢、铝合金以及其他复合材料等,也引进了胶粘、激光焊接等连接技术。新能源全铝车身的焊接质量直接关系着车辆的质量,如果焊接过程中虚焊或者过焊等情况的发生,将直接影响车辆的行驶安全和新能源汽车的推广,因此对新能源全铝车身的焊接质量提出了较高的要求。本文主要研究了全铝车身焊接过程中的点焊工艺应用情况。

  一般来说,铝合金的焊接需要考虑母材、焊接过程以及焊接工艺三个方面的内容。按照铝合金成型方式的差异,可以将其分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。不同的铝合金材料前度机制直接影响着车身点焊过程中的组织形成和焊接缺陷的形成过程。铝合金常用的热处理工艺包括:退火态:主要是为了消除铝合金加工硬化和内应力的影响。固溶处理加自然时效:通过加热的方式让可溶相溶解,然后急速冷却,提升铝合金的强度、硬度以及抗腐蚀性。固溶处理加不安全人工时效:获取高强度和高塑性的材料,此类材料的抗腐蚀性较低。固溶处理加完全人工时效:产品强度较高,但是会降低抗腐蚀性和塑性。固溶处理加稳定化回火:稳定铸件的组织和尺寸,确保具有较高的力学性能。

  常见的焊接工艺设计主要包括板件搭接形式和工艺尺寸;焊接过程涉及焊接方法、焊接设备、焊前/焊后处理和工艺参数等,要完成全铝车身的点焊,就必须充分考虑到铝合金材料的特殊性和新能源汽车对焊接基础提出的新要求。铝合金材料的散热非常快,具有较高的电导率,焊接的过程中焊件和电极接触的部分容易产生过热的问题,导致焊件和电极粘合起来,增加焊接难度。在确定焊接方案之前,一定要确保在较短的时间内能够形成优质熔核。点焊的过程中电流密度应该大于100A/mm²,是普通低碳钢的2~3倍,电焊机的选择应该选择大功率设备。全铝车身点焊的过程中,有以下几个关键点:首先应该重视铝合金表面的状态及清洁程度,在点焊进行之前必须进行表面清洁,去除表明面的镁氧化物和铬化物,点焊时要加强电极冷却强度,确保电极和工件接触的均匀;其次是点焊的过程中必须选择质量过硬的点焊接头;第三是要重视点焊接头的质量检测,可以采用传统损伤性检测和点线超声测试法相结合的检测方案。

  (1)中频直流焊机。采用这种点焊机的突出优势在于它提供的能量能够在不同厚度的板材时灵活切换,铝点焊的过程中,能够提升电流传输效率和利用率。(2)交流焊机。采用交流焊机能够均衡电极磨损情况,改善直流焊机存在的正负电极磨损不均衡的问题,有效延长电极的使用寿命,同时避免焊核的偏移。(3)电极帽形状改变。采用通用汽车公司的多环电极帽技术,能够有效实现氧化膜的分割、压碎,让焊接过程更加顺利。(4)法国 ARO焊钳设备商开发了一套利用电子伺服和压力反馈实现变压力焊接的铝焊钳,采用这套设备能够减少因为焊接压力不当而引起的焊件裂缝等问题。(5)深圳鸿栢科技金螯焊钳设备商开发了一套DSP逆变式直流点焊机使用了先进的IGBT逆变、全桥软起动和DSP数字控制技术 ,频率从50 Hz提升到10 kHz;变交流焊接为直流焊接,提高了焊接质量,扩大了焊接范围,实现了对铜、铝以及多种合金材料的焊接。

  在未来几年内,全铝车身的点焊技术研究和改进依旧是研究的热点和重点,核心在于提升铝合金材料的点焊强度,确保质量稳定,相信随着铝点焊的产业化发展,必然能够进一步降低新能源汽车的生产制造成本。

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