高頻感應(yīng)焊接在汽車行業(yè)中的應(yīng)用研究

隨著對汽車輕量化要求的不斷提高，汽車制造商開始對傳統(tǒng)的汽車結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，從而使越來越多的空心結(jié)構(gòu)件應(yīng)用在汽車上。同時，輕質(zhì)材料（如鋁合金材料）也逐漸被應(yīng)用在汽車制造中。但是，對于鋁合金空心結(jié)構(gòu)件的焊接仍然存在難以解決的問題。這是因?yàn)樵阡X合金材料表面會有一層熔點(diǎn)高、穩(wěn)定性強(qiáng)且十分致密的氧化膜，因此在焊接后所形成的熔合物難以清理，而若清理不凈，則可能加快鋁合金空心結(jié)構(gòu)件焊接處的腐蝕，導(dǎo)致鋁合金空心結(jié)構(gòu)件的使用壽命降低。對此，研究了將過去用于鋁管焊接的高頻感應(yīng)焊接應(yīng)用到汽車鋁合金空心結(jié)構(gòu)件的焊接。

高頻感應(yīng)焊接利用了高頻感應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生的高頻磁場在磁導(dǎo)材料表面發(fā)生電磁效應(yīng)和焦耳效應(yīng)，這兩種效應(yīng)在材料表面產(chǎn)生渦流，該渦流將產(chǎn)生熱能而加熱材料表面，使材料熔化來實(shí)現(xiàn)焊接。與常規(guī)電阻點(diǎn)焊相比，高頻感應(yīng)焊接具有加熱速度快、生產(chǎn)效率高、熱影響區(qū)小和對基材損傷小等優(yōu)點(diǎn)。同時，高頻感應(yīng)焊接能夠避免在焊接表面形成脆性化合物，使焊接接頭具有優(yōu)異的力學(xué)性能。

通過試驗(yàn)對比了研究高頻感應(yīng)焊接與電阻點(diǎn)焊。基于ISO 10113標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鋁合金空心結(jié)構(gòu)件試樣的制作。采用高頻感應(yīng)焊接系統(tǒng)對兩個鋁合金空心結(jié)構(gòu)件試樣進(jìn)行焊接，從而得到焊接試樣。采用常規(guī)電阻點(diǎn)焊進(jìn)行對比試驗(yàn)試樣的制作。將焊接試樣和對比試樣進(jìn)行搭接剪切測試和循環(huán)加載疲勞壽命測試，并將兩者測試結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果顯示，高頻感應(yīng)焊接試樣的搭接剪切強(qiáng)度與常規(guī)電阻點(diǎn)焊試樣的搭接剪切強(qiáng)度相同，但高頻感應(yīng)焊接試樣的循環(huán)載荷疲勞壽命顯著高于常規(guī)電阻點(diǎn)焊試樣的循環(huán)載荷疲勞壽命。

Oliver Hilgert et al. Proceedings of the 2016 11th International Pipeline Conference,Calgary 26-30 September.2016.編譯：王淼