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可能有80%的女性每天都在考虑减肥,就像80%的新能源汽车制造商每天都在考虑如何“减肥”他们的汽车一样
减肥
“减重”,即在保证汽车安全性能的前提下,尽可能减轻整车重量,从而降低油耗和能耗,减少污染排放。
汽车的轻量化
新型轻质材料的使用是实现汽车轻量化的有效手段之一,但也带来了新的问题。由于新材料自身的特点和不同的表面成分,给焊接带来很大的困难。在今年的大雪中,中科院上海光机所研究员杨在手机上看到了这样一条朋友圈短信:你在寒冷的上海看雪,我在遥远的法国拍蓝天...
敢问哪家铝焊公司更强,七大系列相遇时都投降了。新闻的发布者是一家著名汽车制造商的工程师。当时,他正在“拍着栏杆到处”解决七系铝合金的连接问题。杨马上给了一个信息:我给你试试。
铝合金是目前应用最广泛的汽车轻量化材料之一。杨介绍说,目前铝合金材料的连接主要采用机械连接方式,如自冲铆接。
机械连接方法制造成本高,灵活性低。以捷豹xf为例,整车有2503个铆接连接点,需要配备307种铆枪、53种不同类型的铆头、33种铆钉和20种凹模来连接车上不同的材料组合。如果选择激光焊接,制造的灵活性很高,不同的同质材料组合的焊接要求只能通过改变焊接工艺来实现。与自冲铆接相比,激光焊接成本低、效率高。
然而,激光焊接也有问题。采用传统的激光焊接工艺,五系铝合金在焊接过程中容易产生气孔,六系和七系铝合金容易产生裂纹,影响汽车的安全性能。此前,该领域的核心专利已被少数几个国家所掌握。对于中国的汽车工业来说,相关的设备和工艺主要依靠国外,必须用新技术来解决新问题!
通过对铝合金激光焊接缺陷机理的研究和大量实验,杨和他的团队开发了一种能够精确控制激光能量输出到焊接点的算法,使激光能量随焊接时间而变化,同时为激光运行路径设计了一条最优路径。二者的结合可以避免铝合金材料出现气孔和裂纹。与自冲铆接法相比,这种新工艺将大大提高生产效率,因此有望大大减少生产占地面积。
第三代高强度钢也是减轻汽车重量的重要新材料。为了防止腐蚀,钢板通常涂有锌层,但锌层的存在给焊接带来了新的挑战。传统的电阻点焊会在液态金属中产生裂纹,影响汽车的安全性,而激光焊接镀锌钢板容易产生孔洞和飞溅,影响焊接质量。此外,它必须在后期抛光,这增加了工序。
为了解决这个问题,世界各地有150多项专利,在一定程度上解决了一些问题,但很难满足复杂汽车生成环境的需要。过去,为了避免高压锌蒸汽引起的焊接问题,汽车行业通常采用凸台预处理和激光焊接的方式来焊接镀锌板,但通常需要花费时间和精力来为一个焊点制造多个凸台。
杨和他的团队开发了镀锌钢板的零间隙激光焊接工艺。通过精确控制激光能量和路径,镀锌钢板可以直接焊接,无需凸台,比传统电阻点焊效率高3-5倍。新的焊接技术有望将生产线减少一半。
“不仅是铝合金和镀锌板,我们还在研究和开发新的激光焊接技术的其他新材料的布局。”杨介绍说,目前,超高强度热成型薄板异种材料之间的连接已经进入实验室测试阶段,另外,整套激光焊接设备也在研发之中。位于永胜路的上海光机所先进激光技术应用中心已经建成,专用于汽车新材料的新型激光焊接技术和高端设备研发平台将于今年年底前投入使用。届时,开发的高端汽车新材料激光焊接设备将在这里进行测试。