铝合金拼焊板在汽车轻量化中的发展潜力
当前,低碳环保要求促使着汽车行业持续减轻车身重量。拼焊板技术能够实现各部分强度需求不同的车身结构件或覆盖件的一次成形,减轻了车身的重量。因此,在过去的几十年间,拼焊板技术得到了迅速的发展。通过比较分别采用钢拼焊板、铝合金板以及铝合金拼焊板制造的汽车前门内板成本发现,采用铝合金拼焊板能够同时满足材料轻量化和结构轻量化的要求,在轻量化汽车中具有更好的应用前景。 一、铝合金拼焊板材料及优势 目前,用于汽车轻量化的铝合金拼焊板最常用的原材料主要包括用于汽车内板的5XXX系列和用作外板的6XXX系列拼焊板。例如,福特FordP的前门内板上就成功地采用了不同厚度的铝合金拼焊板,采用的母材为AA。 福特FordP的铝合金拼焊板门内板 此外,包括1XXX、2XXX和7XXX系列的铝合金拼焊板都有相关的报道,如下所示为常用铝合金拼焊板母材牌号及材料参数。 表常用铝合金拼焊板母材牌号及材料参数 目前,铝合金材料广泛应用于汽车制造领域中,同一零件采用铝合金拼焊板比钢材拼焊板减重大约50%,比采用铝合金板减重大约5%-10%,铝合金拼焊板工艺能进一步有效降低零件的自重。雪佛兰ChevyMalibu的前部和后部(frontandrearrails)通过使用铝合金拼焊板减少了2.5kg的重量。 二、铝合金拼焊板的焊接方法及形式 较为成熟的铝合金板材焊接方法主要包括激光焊、电弧焊和搅拌摩擦焊这几种。目前,铝合金拼焊板的制备一般采用搅拌摩擦焊的方法。随着技术发展,铝合金激光-电弧复合焊、激光-等离子体弧复合焊等先进的焊接工艺利用激光和电弧或等离子体弧两种热源共同作用与零件拼焊过程中,结合了两种工艺的优势,使得焊接质量得到较大提升。 根据组成铝合金拼焊板的母材材料参数和厚度的不同,主要有同厚异材、异厚同材、异厚异材3种典型形式。目前异厚同材的拼焊板主要应用在汽车前门内板中,其厚度变化范围在0.9~3.0mm之间。同厚异材的拼焊板主要用于研究厚度比、强度比对于成形性能影响时进行对比。根据焊缝的几何形状,主要有直线焊缝和曲线焊缝两种形式。用于汽车板的铝合金拼焊板主要以直线焊缝的形式存在,且直线焊缝生产效率要高于曲线焊缝。 图几种典型的拼焊板形式:(a)同厚异材(b)异厚同材(c)异厚异材 三、典型应用 铝拼焊板产品已经应用的汽车部件包括引擎盖、纵梁、侧梁、车门等,如下所示。 图铝合金拼焊板在汽车上的应用 图片来自TWB公司(TWBCompany,LLC) |
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