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汽车轻结构趋势引发的新材料新工艺


(5)表面处理
在表面处理之前必须进行洁净和酸洗步骤,无残留地除去在加工和变形中形成的氧化层或者其它污染物。接着可以进行粘接或者传统的有机涂覆层结构。按汽车标准要求的第一批实验室锈蚀试验,比如盐雾试验或者气候交变试验,己经获得令人满意的结果。
混合连接(例如由铝合金板和合金板的连接),首先要求对合金件通过涂漆(例如通过浸漆或者粉末涂漆)作单独的防蚀保护。接着,合金件与铝合金件进行无接触腐蚀连接,然后作为混合材料进行传统的铝裘面处理流程。
(6)应用前景
如同所有新的轻结构材料一样,合金板的典型应用首先是在待装配的车身附件或者模块件范围。在这个方面最有可能的应用,是提供小尺寸或者中等尺寸以及汽车内部空间的安全性相关零件。这都易于满足必要的防蚀和表面要求。例如壳形座、横梁、后围或者行李舱圆锥形搁板等传统板件。一个例子,是Audi AG(奥迪公司)与TWB公司合作开发的整体式后围的后壁板。合金板件通过盲铆连接方式同一个标准的钢框架连接在一起。这种混台解决方案可减轻重量大约2.4kg。
轻结构车身板件的各种不同连接方法
现代轻结构正迫使人们不断扩大材料的混合应用,并开发新的连接方法。值得注意的例子是粘接剂的进展,宝马汽车公司新型宝马7系列车身本体上总共150m长的粘接缝,与之相应为,1.5kg的粘接剂用量。这里使用了Fa.Dow Automotive公司生产的一种单组分环氧树脂粘接剂,其具有良好的抗碰撞能力。该粘接剂可以高速涂抹并在180℃温度下时效硬化,这正好符合烘烤KTL底漆的过程窗口。
Fa.Boellhoff公司为高强度材料的连接开发了标记为Rivkle HRT的盲铆螺母,它插人板件的孔中通过拧紧变形,从而达到紧固的目的。其螺纹的高强度,足可让一个12.9级高强度螺栓在螺母中拧紧直到破裂都不会损坏螺母。
(1)铝与钢的冷弧焊
据EWM高科技焊接有限公司(EWM Hightec Welding GmbH)市场交流部门负责人Heinz Lorenz称,“我们的冷弧焊工艺能实现铝合金板与镀锌钢板的良好结。”
(2)优化车身连接的激光混台焊接
Carl Cloos焊接技术有限公司(Fa.Carl Cloos Schweisstechnik GmbH)应用研究负责人Christian Paul说,“在汽车上对诸如串联复式双丝焊接(Tandem-Zweidrahtschweissen)或者激光混合焊接方法(Laser-Hybridferfahren)这样的高度合理的新工艺过程非常需要。”在这方面,使用一种高效的激光混合焊接技术,把激光束焊接与电弧焊接两者很合理地加以逻辑连接。这种综合性焊接系统把所有需要的元件(例如搬运和焊接机器人、机器人控制系统、激光系统和脉冲焊接设备等)集成一体。
(3)快速远距离激光焊接
Rofirn-Sinar激光技术有限公司(Fa.Rofin-Sinar Laser GmbH)Vesa Haemaelaeinen认为,“利用C02-激光进行远距离焊接,可以实现在一个大的工作范围里以最短的时间完成大量焊接位置的焊接工作。”目前展示的一种远距离焊接系统具有一个功率6kW的CO2-激光器(6kW-CO2-Slab-Laser),它能覆盖一种工作距离达到1500mm具有2700、1800mm的工作空间。该系统的突出特点是焊接速度快,焊缝到焊缝的过渡甚至达到2m/s以上。它带来的好处是具有很高的生产率:在不到40秒的时间里能完成至少100条激光焊缝。Rofin-Sinar公司把这种方法特别寄望于汽车制造中对车门和罩盖类件,以及对诸如侧盖板这样的较大总成的连接。同样,也适用于汽车零部件供应商范围,尤其是制造具有许多焊接结构件的车身制造广。
(4)三维激光切割
Reis机器人技术公司(Fa.Reis Robotics)销售部门负责人Stefan Seiler说,“我们公司在发展三维激光切割(3D-Laserschnitt)技术方面也有了进展,利用激光机器人在激光-材料加工方面开辟了新的潜力。”利用新开发的RV6/16L-CO2型产品,现在可以把2kW的CO2-激光功率直接用在机器人臂上面。这种把激光束源与机器人臂结合在一起,其主要优点是简化了在C02-激光器上必须通过反射器实现的射束导向。在新的系统中,激光束只通过4个反射器导向到达机器人的手中。其优点是改善了激光束质量和结构件的可接近性。
(5)螺纹套的快速焊接
德国HBS螺栓焊接系统有限责任公司(Fa.HBS Bolzenschweiss-Systeme GmbH&Co.KG)产品经理Ronald Klier做了阐述:“借助于MARC焊接方法,可以极其合理地给小轿车废气系统装备螺纹套。这里,MARC的含义是一种磁力控制旋转电弧(Magnetic rotating Arc),因为在待焊接的套管与结构件之间的电弧是借助于一个磁场而被置于快速旋转状态。这导致一种非常均匀的能量分布,从而达到非常高的焊缝质量。结构件既不会被削弱性能也不会发生变形。须特别强调的,是这种方法具有低成本制造高合金钢气密性连接的可能性。由HBS开发的这种工艺方法能在简单而价格低廉的设备技术下把焊接时间缩短在1秒钟以下。相对于保护气体焊接工艺,这种新技术的一些重要优点是显著节省投资成本,节约运行费、试验费和后续加工费。除标准应用(例如焊接汽车废气范围的氧传感器套管)之外,本系统还用于废气系统的其它应用方面。
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