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焊接結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)

奧迪A8、捷豹XJR等高級轎車都采用鋁車身。2015年福特F-150皮卡車也采用鋁合金車門、發(fā)動機(jī)罩、側(cè)柱、底板等，組裝采用了膠和鉚釘。但這種組裝方法有兩個問題：鉚釘槍的使用范圍有限；鋁結(jié)構(gòu)很難與超高強(qiáng)度鋼連接。為此，采用了氬弧焊、激光焊接、激光電弧復(fù)合焊和攪拌摩擦焊（FSW）等方法以解決上述問題。

本田汽車使用的攪拌摩擦焊技術(shù)能夠減輕汽車質(zhì)量，且焊接過程中的用電量也降低了約50%。另外，該焊接技術(shù)使子支架和懸架的安裝點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上都有少許變化，其中，安裝點(diǎn)的剛度增加了20%。該技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)兩個鋁構(gòu)件的焊接。

通用汽車公司使用的可適應(yīng)點(diǎn)焊技術(shù)主要用于鋁板、沖壓鋁結(jié)構(gòu)和鑄鋁結(jié)構(gòu)，因?yàn)楣緦Ｓ玫亩喹h(huán)圓頂電極頭能夠破壞材料表面的氧化物而使焊接更結(jié)實(shí)。該技術(shù)適用于厚度達(dá)4mm的材料，且只需要在原有的生產(chǎn)設(shè)備上做微小變化。

開發(fā)了利用冷噴涂技術(shù)使焊接位置的填充材料沉積下來技術(shù)。該技術(shù)在焊接之前使用，隨后也可以使用在不需要保護(hù)氣體的遠(yuǎn)程激光焊接高速處理過程。焊接結(jié)果表明，焊接結(jié)構(gòu)幾乎無焊縫。

在冷噴涂過程中，溫度遠(yuǎn)低于熔點(diǎn)，使用超音速壓縮氣體流使粉末粒子（10～50μm）加速到較高速度；粒子會產(chǎn)生極高且快速的塑性變形，破壞所有金屬表面的氧化物薄膜；在較高的局部壓力下，金屬表面之間能夠更貼合，完成焊接準(zhǔn)備工作并快速建立沉積材料層。這樣，沉積材料的沉積效率可達(dá)90%以上。冷噴涂過程中，不需要高的熱負(fù)荷就可以使材料沉積，并可在低孔隙度和低氧含量下產(chǎn)生涂層。

刊名：Welding Materials technology（英）

刊期：2015年第5期

作者：Michael Miles

編譯：趙喚