激光拼焊板在汽車(chē)零部件領(lǐng)域的應(yīng)用

      拼焊板是將幾塊不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材焊接成一塊整體板，以滿足零部件對(duì)材料性能的不同要求。激光焊接憑著多項(xiàng)顯著的優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于生產(chǎn)拼焊板。本文介紹激光拼焊板技術(shù)的發(fā)展、優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用現(xiàn)狀。 

        市場(chǎng)風(fēng)云變幻，只有被注入了最新技術(shù)成果的產(chǎn)品才能在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中勝出。激光拼焊板是高新技術(shù)的產(chǎn)物，拼焊板工藝的出現(xiàn)解決了汽車(chē)零件制造中各種不同甚至是矛盾的需求。 

技術(shù)的發(fā)展 

         傳統(tǒng)上汽車(chē)車(chē)身零件有兩種成形方法：分離成形和整體成形。其中，分離成形方法是利用不同的壓機(jī)分別成形單個(gè)零件，然后將各個(gè)零件焊接起來(lái)組成目標(biāo)部件。這種方法雖然提高了材料選擇的靈活性，但同時(shí)也增加了沖壓和加工成本、裝配成本以及形狀配合問(wèn)題，并且由于點(diǎn)焊時(shí)材料的重迭額外增加了車(chē)身的重量。 

        整體成形方法則是在一臺(tái)壓機(jī)上將一塊整體板同時(shí)成形幾個(gè)零件。從車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，每個(gè)車(chē)身零件具有不同的厚度和抗腐蝕性能要求，如果是單一板成形，必須對(duì)所有零部件的材料采用相同的等級(jí)、鍍層類(lèi)型和材料厚度，導(dǎo)致對(duì)某些零件的選材裕度過(guò)大，從而增加了車(chē)身的重量，提高了成本，并且還會(huì)增大成形難度。這是整體成形方法與分離成形方法相比的一大缺點(diǎn)。 

        為了降低車(chē)身重量、提高車(chē)身的裝配精度、增加車(chē)身的剛度、降低汽車(chē)車(chē)身制造過(guò)程中的沖壓和裝配成本，減少車(chē)身零件的數(shù)目同時(shí)將其整體化是非常必要的。因而，一種同時(shí)克服傳統(tǒng)分離成形方法和整體成形方法的缺點(diǎn)的生產(chǎn)形式――拼焊板沖壓成形發(fā)展起來(lái)了。 

技術(shù)特點(diǎn) 

         拼焊板是將幾塊不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材焊接成一塊整體板，以滿足零部件不同部位對(duì)材料不同性能的要求。 

         以車(chē)門(mén)內(nèi)板為例：為了保證功能的需要，車(chē)門(mén)內(nèi)板的主體必須有一定的柔性，而門(mén)板的前、后部需要有一定的強(qiáng)度。如果采用傳統(tǒng)的沖壓成形方法就需要另外設(shè)計(jì)加強(qiáng)板，而采用拼焊技術(shù)，可先將三塊不同厚度的鋼板拼焊成一塊整板，即可沖壓成形。 

         激光拼焊板技術(shù)是基于成熟的激光焊接技術(shù)發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代加工工藝技術(shù)。激光焊接的高能密度、無(wú)填料、無(wú)搭接、深熔、速度快等特點(diǎn)，使得激光拼焊板技術(shù)具有以下特點(diǎn)：焊縫處的熱應(yīng)變值較低，熱影響區(qū)小，通過(guò)激光束的聚焦給焊接邊緣提供需要的高能量，聚焦點(diǎn)的直徑可以達(dá)到零點(diǎn)幾個(gè)毫米，保留良好的材料成形性能；焊縫較狹窄且平整，消除成形過(guò)程的不利影響，避免了破壞工具、模具的危險(xiǎn)；焊接生產(chǎn)效率高，能夠?qū)崿F(xiàn)高度自動(dòng)化。 

激光拼焊板生產(chǎn)設(shè)備主要有：傳送裝置、激光焊接設(shè)備、機(jī)械手、在線無(wú)損檢測(cè)設(shè)備等。一般根據(jù)產(chǎn)量的不同，可以采用不同的設(shè)備組合。 

         激光焊接的主要工藝流程：卷料開(kāi)平 →落料 →激光焊接 →沖窩（如果需要） →堆垛包裝 

技術(shù)優(yōu)勢(shì) 

         采用激光拼焊板可以給汽車(chē)制造業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，如車(chē)身裝配中的大量點(diǎn)焊，把兩個(gè)焊頭夾在工件邊緣上進(jìn)行焊接，凸緣寬度需要16mm，而激光拼焊板無(wú)需搭接，點(diǎn)焊改為激光拼焊技術(shù)可以節(jié)省鋼材，節(jié)省的用量視采用拼焊板的數(shù)量而定；用傳統(tǒng)點(diǎn)焊焊接兩片0.8mm的鋼板沖壓件，平均是20點(diǎn)/min，焊距是25mm，速度則為0.5m/min，這會(huì)耗費(fèi)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，采用激光拼焊板替代點(diǎn)焊工藝后所需要的時(shí)間可以得到大量節(jié)省、焊接質(zhì)量得到質(zhì)的提高。如此例子不勝枚舉。

        零件數(shù)量的減少，以及隨之而來(lái)的生產(chǎn)設(shè)備和制造工藝簡(jiǎn)化，大大提高了生產(chǎn)效率，降低整車(chē)制造及裝配成本；由于產(chǎn)品的不同零件在成形前即通過(guò)激光連續(xù)焊接工藝焊接在一起，因而提高了產(chǎn)品的精度，大大降低了零部件的制造及裝配公差； 通過(guò)部件的優(yōu)化減輕了重量，從而降低油耗，處于環(huán)保時(shí)代，這一點(diǎn)非常重要；由于不再需要加強(qiáng)板，也沒(méi)有搭接接縫，大大提高了裝配件的抗腐蝕性能；通過(guò)消除搭接提高部件的耐腐蝕能力，大大減少了密封措施的使用；通過(guò)對(duì)材料厚度以及質(zhì)量的嚴(yán)格篩選，在材料強(qiáng)度和抗沖擊性方面給零部件帶來(lái)本質(zhì)的飛躍，同時(shí)改良了結(jié)構(gòu)，在撞擊過(guò)程中，可以控制更多的能量得到吸收，從而改良車(chē)身部件的抗擊沖撞能力，提高車(chē)身的被動(dòng)安全性； 實(shí)現(xiàn)對(duì)材料性能的最充分的利用，達(dá)到最合理的材料性能組合；材料厚度的可變性以及其可靠的質(zhì)量，保證了在對(duì)某些重要位置的強(qiáng)化改進(jìn)可以順利進(jìn)行； 對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者而言增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性。 

應(yīng)用現(xiàn)狀 

         從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，拼焊板作為新技術(shù)在歐洲、美國(guó)、日本得到了廣泛的關(guān)注。拼焊板工藝主要是為汽車(chē)行業(yè)進(jìn)行配套服務(wù)，尤其在車(chē)身零部件生產(chǎn)、制造和設(shè)計(jì)方面，拼焊板的使用有著巨大的優(yōu)勢(shì)。目前，無(wú)論實(shí)驗(yàn)室還是汽車(chē)制造廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，均證明了拼焊板可以成功地應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身的制造。 

       1985年德國(guó)蒂森鋼鐵公司與德國(guó)大眾汽車(chē)公司合作，在Audi100車(chē)身上成功采用了全球第一塊激光拼焊板。90年代歐洲、北美、日本各大汽車(chē)生產(chǎn)廠開(kāi)始在車(chē)身制造中大規(guī)模使用激光拼焊板技術(shù)，近年來(lái)該項(xiàng)技術(shù)在全球新型鋼制車(chē)身設(shè)計(jì)和制造上獲得了日益廣泛的應(yīng)用。奔馳、寶馬、通用等各大汽車(chē)生產(chǎn)廠相繼在車(chē)身中采用了激光拼焊板技術(shù)。目前，由拼焊板生產(chǎn)的汽車(chē)零部件主要有前后車(chē)門(mén)內(nèi)板、前后縱梁、側(cè)圍、底板、車(chē)門(mén)內(nèi)側(cè)的A、B、C立柱、輪罩、尾門(mén)內(nèi)板等。 

        中國(guó)的激光拼焊板技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)在剛剛起步。2002年10月25日，中國(guó)第一條激光拼焊板專業(yè)化商業(yè)生產(chǎn)線正式投入運(yùn)行，作為全球最大拼焊板制造供應(yīng)商的德國(guó)蒂森克虜伯集團(tuán)拼焊板有限公司在海外的第八家公司（在亞洲的第一家），武漢蒂森克虜伯中人激光拼焊有限公司引進(jìn)蒂森克虜伯公司生產(chǎn)的8kWCO2直線連續(xù)激光焊接生產(chǎn)線(Linear laser welding lines)（如圖4），并采用蒂森克虜伯拼焊板公司的全套專有技術(shù)和質(zhì)量控制體系進(jìn)行生產(chǎn)和工藝開(kāi)發(fā)，該線最小工件間距為50mm，焊接速度可達(dá)10m/min，年生產(chǎn)能力可達(dá)20,000噸（一條線）。公司目前已為國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)提供配套服務(wù)。激光拼焊板不再依賴進(jìn)口，給中國(guó)汽車(chē)制造2mm工程帶來(lái)直接的好處，使完美的車(chē)身制造質(zhì)量成為可能，將大大促進(jìn)中國(guó)汽車(chē)零部件制造水平的提高。

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