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焊接材料的应用及发展趋势
随着车身向着轻量化方向发展,车身材料的轻量化及车身金属材料的非金属化是必然趋势。未来车身材料仍以钢板为主,但是一些复合材料将得到广泛应用。
1. 镀锌钢板
随着汽车工业发展,为了提高车体使用寿命和增强车体材料的抗腐性能,镀锌钢板得到广泛使用。由于在目前汽车车身制造中,主要采用电阻点焊方法,与无镀层钢板相比,镀锌钢板的点焊过程中还存在一些问题:先于钢板熔化的锌层形成锌环而分流,致使焊接电流密度减小;锌层表面烧损、污染电极而使电极寿命降低;锌层电阻率低,接触电阻小;容易产生焊接飞溅、裂纹及气孔等缺陷。
2. 高强度钢板
为了实现汽车轻量化,提高汽车安全性能,高强度钢板的应用正逐年增加。目前高强度钢板的品种主要有含磷冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢板及冷轧双相钢板等。
(1)含磷高强度冷轧钢板:具有较高强度,良好的强度和塑性平衡,良好的耐腐蚀性及点焊性能;主要用于侧围、车门、顶蓬和行李箱盖。
(2)烘烤硬化冷轧钢板:这种简称为BH钢板的烘烤硬化钢板既薄又有足够的强度,是车身外板轻量化设计首选材料之一。
(3)冷轧双相钢板:主要用于要求拉伸性能好的承力零部件,如车门加强板、保险杠等。
3.铝合金
与汽车钢板相比,铝合金具有密度小、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形和可回收再生等优点,技术成熟。汽车工业中也逐渐在使用铝合金材料的零部件。但铝合金焊接目前还存在线膨胀系数大,产生的热应力较大,易出现气孔从而导致铝合金焊接接头的强度降低的缺点。
4.镁合金
镁的密度仅为钢材密度的35%。它的比强度、比刚度高,阻尼性、导热性好,尺寸稳定性好,因此,在汽车工业中得到了广泛的应用。目前,镁合金在汽车工业中主要运用于车门铸造,随着压铸技术的进步,已可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件,如前/后挡板、仪表盘和方向盘等。二氧化碳焊机制造专家欢迎和你有情连接
5.高强度纤维复合材料
20世纪80年代后期,复合材料车身外覆件得到大量的应用和推广,如发动机罩、翼子板、车门和顶蓬等,甚至出现了全复合材料的轿车车身。用复合材料作为汽车车身外覆件,无论从设计还是生产制造、应用都已成熟,并已从外覆件的使用向内饰件和结构件方向发展。
新材料与新工艺是相辅相成的,汽车工业正在开发新的制造方法并对传统的工艺进行更新。据有关方面预测,在今后10年中,轿车自身质量还将减轻20%,除了大量采用复合材料和轻质合金外,车身设计方法也将发生重大变化。
以激光焊接为代表的精量化焊接生产方式用一种新的技术理念促进了汽车焊接技术的进步。此外,一些新的连接方法也率先在汽车制造中获得应用。如变极性MIG/MAG二氧化碳焊机焊接方法、激光-电弧复合焊接方法、磁脉冲焊接方法、胶接和机械连接方法等都已开始成功地应用在各类新车型的制造中。焊接机器人技术的应用
汽车制造的批量化、高效率和对产品质量一致性的要求,使机器人生产方式在汽车焊接中获得了大量应用。焊接机器人是本体独立、动作自由度多、程序变更灵活、自动化程度高和柔性程度极高的焊接设备。具有重复精度高、焊接质量好、运动速度快和动作稳定可靠等特点,焊接机器人是焊接设备柔性化的最佳选择。焊接设备作为焊装生产线的重要组成部分,是否采用焊接机器人是焊装生产线柔性程度的重要标志之一。
在国内,点焊机器人上所配备的焊钳均为气动焊钳,焊接时冲击力较大。当工件的重复精度较差、电极处于板材边缘时,焊钳易打滑并损坏被焊工件。而在国外,机器人用焊钳已逐步采用伺服焊钳,这种焊钳的开闭由伺服电机控制,每个焊点的焊接周期可大幅度降低。电极压紧力可实现无级调节,焊接时可减少碰撞变形和噪音,并能实现精确控制,提高焊接质量。
另外,从两种焊钳的时间压力曲线比较中可以看出:电极压力由0升高到100%焊接所需压力值,伺服驱动系统比汽缸驱动系统快5倍。设置好的压力值在焊接过程中不再变化,从而保证很高的焊接质量。
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