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激光復合焊技術
隨著激光焊接技術在工業(yè)中的成熟應用,激光焊接技術的不足之處也日漸顯露。首先,激光焊接設備投資大,電效率低(一般低于10%,當前光纖激光器的出現(xiàn)激光的電效率才提高到30%左右);其次是對工件的焊接裝配精度要求高,如對接間隙、錯邊量要求小于0.1mm或板厚的10%,這不僅需要專門的夾具和加工,也給實際應用帶來很大的困難;再者大功率激光焊接過程的等離子體對激光的吸收、反射作用,降低焊接穩(wěn)定性和激光能量的利用率,且高焊接速度導致焊接接頭快速凝固,易引起氣孔、咬邊缺陷,焊縫組織脆性,甚至出現(xiàn)焊接裂紋;此外對于高反射率材料(鋁合金、銅合金)難以實現(xiàn)激光焊接。針對這些問題,國內外學者一直在致力于提高激光焊接適應性的研究,目前較主要的途徑是采用激光-電弧復合焊接的方法。
未來汽車還需要焊接嗎據統(tǒng)計,白車身中的焊點數(shù)目高達4000~6000個之多,將各沖壓件裝配到一起的同時,還會額外增加車身重量。在現(xiàn)代車身輕量化趨勢之下,關于焊接工藝的控制手段層出不窮。比如說采用仿真分析,對焊接點進行優(yōu)化分析,在滿足車身強度的同時,減少焊接點的數(shù)目;采用增重少的焊接工藝取代增重多的焊接工藝,比如說激光焊接工藝,以連續(xù)的激光焊縫代替離散的點焊縫,可以減少搭接寬度和一些加強部件,壓縮車身結構件本身的體積。
但是,以上只是在對現(xiàn)有的焊接工藝進行改進,真正顛覆性的改變還未到來。
近年來由于燃油危機以及環(huán)境污染等問題,車身輕量化受到越來越多的關注。特別是新能源汽車,與傳統(tǒng)汽車不同,采用了電池作為動力來驅動汽車運行,因此受到了電池重量、續(xù)航里程的制約,在車輛設計和材料應用上,車身輕量化是車企首要考慮的問題。基于此原因,各大汽車公司紛紛推出應對策略,希望尋求新的車身材料,達到減輕車重的目的,其中碳纖維和鋁合金是討論較多的材料。
我們先來看以下案例:
2015年02月13號,福特汽車公司宣布,將與美國陶氏化學合作,研究制造創(chuàng)新性碳纖維復合材料,在未來的產品上用使用;
日本東麗工業(yè)與戴勒姆分別持股50.1%、49.9%成立合資公司,于2012年起生產碳纖維加固塑料制成的汽車零部件;
通用汽車公司和日本的碳纖維制造商帝人公司于2011年12月8日宣布,他們將共同開發(fā)**碳纖維/熱塑性復合材料技術;
鋁軋制品成員諾貝麗斯(NovelisInc.)在**大幅擴張汽車用鋁板的產能,該企業(yè)在北美、歐洲業(yè)務拓展的基礎上,于2014年底建成了亞洲*一條汽車專用鋁板生產線(常州);
美國市場研究機構Ducker的一份報告稱,盡管目前僅有1%的汽車為全鋁車身,到2025年**將有18%的汽車為全鋁車身。
那么,隨著新材料的興起,傳統(tǒng)的焊接工藝是否會受到影響呢?
答案是肯定的,比如說鋁合金就因其易氧化、熱導率和比熱容高、線膨脹系數(shù)大、合金元素易揮發(fā)等缺點,對傳統(tǒng)的焊接工藝就產生了較大的挑戰(zhàn)。
近年來,在一些高端車型中出現(xiàn)了一種新的膠接技術,與傳統(tǒng)的輔助焊接手段不同,旨在以鉚接和膠接技術相結合或僅采用膠接技術,來大量減少或全面取代焊接工藝。比如說捷豹T-TYPE,全鋁車身結構完全采用鉚接和焊接。F-TYPE的白車身重量僅為261Kg,而一般車身重量則有300Kg左右,減重了近40Kg。
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