铝合金客车车身中的焊接加工技术..docVIP

铝合金客车车身中的焊接加工技术（一） 时间:2009-12-01 15:06来源:互联网 作者:宋杰 点击: 248次 近年来,随着汽车工业的迅速发展,能源问题、环境保护问题变得愈发突出。于是减轻汽车自重、降低油耗和废气排放量成为各大汽车生产厂商提高竞争能力的关键，而减轻汽车质量的重要途径就是使汽车材料轻量化。 客车车身焊接加工技术的发展趋势 汽车行业多年来一直在促进汽车的轻量化，而车身作为汽车三大部件之一，已越来越受到重视。减轻车身质量主要有两方面措施：一是改进车身结构，努力采用轻型结构；二是大量应用轻质材料。铝合金的体积质量是钢材体积质量的1/3，采用铝合金材料制造汽车车身，在保证其具有与钢材同样强度和刚度的前提下，可以减轻车身质量60%左右，从而达到减少燃料消耗、降低环境污染的目的。其次，铝合金材料可反复回收利用，回收重熔铝合金所需能量仅是生产新铝合金所需能量的5%。再生铝合金材料可以保持原有材料的性能，所以铝合金材料的回收使用得到人们的普遍重视。相对于一般钢材，铝合金材料具有较高的比强度，虽然弹性模量低，但有很好的挤压性，能得到复杂截面的构件，从结构上补偿部件的刚度，因而可在满足刚性及强度等多方面力学性能下，大大降低材料的消耗及构件的质量，从而降低产品的成本，提高经济效益。国外汽车制造业中铝合金的使用已超过总体材料的10%，Audi8、Audi2等全铝汽车已商业化并进人我国市场。 铝合金材料因表面有一层致密的氯化物保护膜，其表面无需进行镀层处理即可获得满意的抗腐蚀性。电镀、热镀锌的镀层处理，不仅工艺复杂、成本高，还严重污染环境。因此，采用铝合金材料是21世纪汽车制造业发展的趋势，但在焊接铝合金的过程中，必须充分掌握铝合金的焊接工艺，才能获得优质的焊接接头。铝合金车身空间框架结构由挤压杆件、冲压板件和精密压铸件通过焊接而成，采用此结构车身质量可减轻47%，车身整体由于设计和构件截面的改进使抗扭、抗弯能力也显著增加。大众汽车公司和美国内卡苏尔姆铝业公司于1999年联合开发制造的Au2型全铝轿车，都采用了铝合金空间框架结构。该结构除了具有质量轻，适于多品种小批量生产、换型容易、减少零部件数量和工时、缩短生产周期、降低总成本的优点外，还能够非常有效的吸收冲击能，提高防撞性，对乘坐人员提供最佳的安全保护。美国福特公司也采用了空间框架技术，其他公司也在开发轿车铝合金车身框架。比如保时捷、凯迪拉克、劳斯莱斯、沃尔沃、梅赛德斯、奥迪及法拉利某些型号的汽车也已经使用铝车身覆板。铝合金框架结构加工技术主要有各种复杂截面杆件的内高压成形技术、连接件的精密压铸技术以及各种型材和连接件之间的激光焊接技术。 铝合金框架的加工技术 1. 内高压成形技术及应用 铝合金的冲压加工比钢板难度大，目前还没有大批量生产的汽车完全采用铝板。由于材料的回弹增加和裂缝的出现，使铝板在冲压时难度更大。如果使用专为铝板设计的模具，这种影响会减少，但成本很高。此外，采用铝板冲压的生产率比钢板冲压要低一些，因为铝板易损伤，而且模具由于废屑和被弄脏需要频繁清洗。从而导致劳动生产率降低，制造成本增加。为此，人们提出采用内高压成形技术来生产汽车铝合金框架结构。 内高压成形技术是近年才出现的一种成形新技术，并且是目前国际上的一个研究前沿。各种连接件根据其结构特点，既可以用内高压成形法一次成形，也可先用一般挤压方法制成型材，然后用内高压成形法矫形，通过内部加压和轴向加力补料把管坯压入到模具型腔使其成形。 由于内高压成形性能优良，设计的自由度大，一个内高压成形件可以代替由几个零件焊接成形的工件，因此避免了焊接产生的扭曲和变形，具有较高的尺寸精度和力学性能。其主要优点为：减轻质量、节约材料。与冲压焊接的组合件相比，内高压成形件可减重20%~30%，并且仅需要一套模具，而冲压件大多需要多套模具。统计分析，内高压成形件比冲压件平均降低成本15%~20%，模具费用降低20%~30%。 在汽车设计中应用较多的是封闭结构。其主要原因是封闭结构与开放结构型材相比具有更高的抗弯曲和抗扭转载荷的能力，以及更高的比强度。在减轻质量、紧固装配零件、提高尺寸精度、降低成本、提高成形性能和设计自由度等要求下，内高压液压成形汽车构件中的管型件和中空件备受关注。德国、美国及日本已开始将该技术应用于汽车、航空航天等制造领域，其成形压力已达500MPa，曾有报道称最高达1500MPa。内高压成形特别适合于成形性能差或高强度的材料成形，如铝合金、镁合金、钛合金、不锈钢和高强度低合金钢，并且还能成形复合材料，这对于减轻零件质量是非常有帮助的。德国、美国于20世纪90年代初率先开始在工业生产中采用了内高压成形技术制造汽车轻体构件，我国则起步较晚，尽管目前已有1000多家生产铝型材的国有企业，拥有2000多台挤压机，但无论从