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車身連接技術(shù)及其發(fā)展

刊名：工葉材料（日）

刊期：2015年第5期

作者：佐藤千明

編譯：郝長文

介紹了多種材料車身的連接技術(shù)及其發(fā)展動向。基于不同材料（如鋼、鋁合金、塑料和復(fù)合材料）車身的連接，介紹了汽車車身的連接技術(shù)及未來車身輕量化技術(shù)和連接技術(shù)的發(fā)展。

（1）多種材料車身。為實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步輕量化的目標(biāo)，必須采用按部位需要配備“多種材料構(gòu)造”的車身，目前已有鋁合金與鋼構(gòu)成的復(fù)合車身，如Audi TT的cabinc駕駛室的一部分為鋼板件，其它大部分為鋁合金件。鋼件與鋁合金件的連接除采用SPR或FDS等機(jī)械連接外，還使用粘接劑連接。今后將在不同部位適當(dāng)采用鋼、鋁、熱固性CFRP、熱塑性CFRP材料。從連接需要方面考慮，將采用焊接、FSW、粘接、熱熔接及固定器連接等多種方法，其中粘接的用途更廣泛。但是，車身多種材料連接存在熱應(yīng)力和電腐蝕問題。

（2）車身裝配中的粘接技術(shù)最重要的是粘接速度。由于車身裝配線生產(chǎn)節(jié)拍最短約1min，因此有必要使用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動化裝配。已實(shí)現(xiàn)了鋼板件無需脫脂即可實(shí)施粘接工序。塑料材料還需在粘接前進(jìn)行復(fù)雜和表面處理，應(yīng)簡化粘接程序。

（3）粘接劑的快速硬化。使粘接劑快速硬化的一般方法是對粘接部位的局部加熱，如最新開發(fā)的聚氨脂粘接劑，利用遠(yuǎn)紅外線局部加熱，約2min就能實(shí)現(xiàn)快速硬化。

（4）多種材料車身的涂裝。把異種材料零件連接后進(jìn)行涂裝，經(jīng)過烘烤工序，在約170℃高溫下使粘接劑硬化，但當(dāng)冷卻到室溫時(shí)連接部位會產(chǎn)生較大的熱變形等缺陷，甚至發(fā)生斷裂，粘接劑在硬化溫度下的柔軟性又存在了問題。因此，今后有必要開發(fā)柔軟度和硬度合理兼?zhèn)涞恼辰觿?，同時(shí)還需要開發(fā)室溫下快速硬化的粘接劑。

輕合金零距離搭接的激光焊接

Masoud Harooni. UMI Dissertation Publishing.

編譯：朱會

研究了不同激光焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響。開發(fā)出3個(gè)回歸模型并從中找出最適合的模型將焊接工藝參數(shù)與剪切載荷匹配。以焊接AZ31B鎂合金為例，開發(fā)出一個(gè)數(shù)值模型，以了解激光焊接參數(shù)對溫度分布的影響。由熱電偶記錄焊縫橫截面的溫度變化，并利用紅外攝像機(jī)記錄溫度驗(yàn)證數(shù)值模型的正確性。

在激光焊接之前，使用等離子弧進(jìn)行預(yù)熱處理，由于氫氧化鎂的分解而緩解了焊縫中孔隙的形成。采用雙激光束焊接材料比采用等離子弧預(yù)熱原料單激光束焊接材料的焊接效率更高，第1個(gè)激光束預(yù)熱樣品，而第2個(gè)激光束焊接兩塊重疊的金屬板。為評估工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響，利用光學(xué)顯微鏡對焊縫截面進(jìn)行研究，通過抗拉強(qiáng)度和硬度測試對焊縫的力學(xué)性能進(jìn)行評估。為評估激光焊接過程焊縫池的動態(tài)行為，使用具有綠激光的高速電荷耦合元件（CCD）相機(jī)作為照明源實(shí)時(shí)記錄熔池和焊縫情況。

提出一種基于光譜無損評價(jià)方法來檢測激光焊接AZ31B鎂合金過程中存在的氣孔?；诓柶澛鼒D計(jì)算出的電子溫度與焊縫中氣孔相關(guān)聯(lián)。通過系列試驗(yàn)評估出氧化物涂層對激光焊接熔池動態(tài)行為的影響。使用綠激光的高速CCD相機(jī)作為照明源記錄焊縫池動態(tài)。

使用雙行程焊接方法對AZ31B鎂合金薄板進(jìn)行零缺口激光焊接：一次激光焊接（OPLW）主要對兩個(gè)重疊表面頂部進(jìn)行散焦激光光束預(yù)熱；而二次激光焊接（TPLW）是用于融化和焊接樣品。測試激光焊接樣品的力學(xué)性能。計(jì)算出的電子溫度與孔隙形成相關(guān)聯(lián)。

將AZ31B鎂合金與AA 6014鋁合金焊接有兩種方法：聚焦光束激光焊接（FBLW）和散焦光束激光焊接（DBLW）。使用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）和能量色散X射線能譜（EDS）研究焊縫的截面，以分析不同焊縫質(zhì)量。使用拉伸試驗(yàn)和顯微硬度計(jì)研究焊縫的力學(xué)性能。散焦激光焊接過程焊接質(zhì)量更好。