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汽車輕量化必須迎接的挑戰(zhàn)——鋁焊接

放大字體??縮小字體 發(fā)布日期:2017-01-24??作者:邢學海
核心提示:汽車設計師和制造商的首要目標是找到提升燃油經濟性的方法,這個任務如今變得越來越復雜。美國法規(guī)要求,所有汽車制造商都要在2025年前達到54.5mpg的CAFE(企業(yè)平均燃料經濟性)標準。這一標準要求的巨大提升,在以前看來是不切實際,也不可能實現(xiàn)的,但現(xiàn)在卻是汽車制造商必須達成的目標。
  汽車設計師和制造商的首要目標是找到提升燃油經濟性的方法,這個任務如今變得越來越復雜。美國法規(guī)要求,所有汽車制造商都要在2025年前達到54.5mpg的CAFE(企業(yè)平均燃料經濟性)標準。這一標準要求的巨大提升,在以前看來是不切實際,也不可能實現(xiàn)的,但現(xiàn)在卻是汽車制造商必須達成的目標。
 
  為了應對排放法規(guī)的要求并迎合消費者偏好,汽車制造商們開展了一個“技術海嘯”(TechnicalTsunami)運動——變革的大潮催生了許多新技術和新材料的應用,如金屬鋁、金屬鎂、碳纖維、先進高強度鋼,以及先進的車輛電子裝置的廣泛采用。許多新材料和新技術在汽車中的應用,都需要進行專門的維修培訓與之配合。僅在2015年,汽車制造商就推出了142款新車型,其中包括全新設計的,也包括現(xiàn)有車型的升級改造版。
 
  舉個例子,與以往的車型相比,2015款福特F-150車型大量使用了鋁材料,實現(xiàn)減重318kg(700lb)。福特的F-150是享譽全美的暢銷車型之一,其使用材料的重大調整引起了汽車行業(yè)的廣泛重視。
 
  現(xiàn)在,汽車架構中采用的鋁制材料越來越多,領先的汽車廠商也認識到,為了保證汽車在使用大量鋁材料后的安全性,需要可靠的制造工藝,此外還必須審慎考慮汽車維修維護方面的問題。在這當中需要重點考慮鋁焊接的問題,鋁焊接本身并不比鋼焊接難多少,但需要在許多方面采取不同的做法。
 
  建立操作區(qū)
 
  汽車制造商建議的最佳做法之一是,將鋁制車輛維修區(qū)與鋼材料焊接區(qū)分開。原因是空氣中的鋼材料微粒會污染鋁材料,如果長時間接觸水,也可能會導致腐蝕。
 
  鋁焊接的工藝和設備
 
  技術人員普遍采用MAG(金屬活性氣體)焊接法對鋼制車身進行維修,這需要使用一種由75%的氬氣和25%的二氧化碳混合而成的保護氣體,即“C-25”混合氣體。
 
  鋼焊接采用MAG保護氣體,而鋁焊接采用的是MIG氣體,這要求技術人員掌握一些新技術。
 
  與此不同的是,鋁材料需要使用MIG(金屬惰性氣體)焊接法,保護氣體100%為氬氣,使用氬氣是因為這種氣體有助于焊接金屬表面的凈化。當焊接表面接觸到空氣時,鋁材料會立刻形成一層較薄的氧化鋁。氧化鋁的熔點是2050°C(3725°F),遠高于金屬鋁熔點650°C(1200°F),因此必須將氧化鋁清理干凈,否則焊接就只能透過氧化鋁涂層進行,這會使得焊接效果大打折扣。
 
  采用MIG氣體進行鋁焊接,比如搭接焊中的這個填角焊縫,應始終在與車身焊接之前進行外觀查驗和破壞性檢查。
 
  技術人員應使用鋁材料專用的焊接導電嘴,中間的焊絲通道也應更大,專用焊槍上應刻有“A”或“AL”的字樣。此外,鋁焊接所使用的保護氣體噴孔也必須大于鋼焊接,以便供應更大的保護氣流。
 
  為了避免鋼材料顆粒污染金屬鋁表面,鋁和鋼材料加工也會使用不同的手動工具。鋁材料應配有專門的切割工具和研磨工具,以避免與鋼材料發(fā)生交叉污染。
 
  準備工作
 
  在開始焊接鋁之前,技術人員需要清除所有的表面涂層,之后再用特殊溶劑擦拭干凈,目的是清除所有的表面污染物。技術人員需要用砂紙或不銹鋼刷子清除焊接區(qū)域的氧化鋁,在即將開始焊接操作前還需再次進行清理。
 
  焊接技巧
 
  鋁焊接的技巧與鋼焊接不同,技術人員應該用“推”的方式進行鋁焊接,而不是“拉”的方式。這種方法可以增強保護氣體的應用效果,有助于更好地將氧化鋁清除干凈。
 
  此外,在鋁焊接中,焊絲需要與焊炬保持較遠距離,而焊炬需要離焊接表面更遠。需注意的是,技術人員應使用汽車廠商推薦的焊絲。
 
  鋁焊接通常比鋼焊接需要更大的電流,并且焊接中的金屬過渡形式也有所不同。鋼焊接通常使用短路過渡法,當焊絲接觸到鋼時,會發(fā)生短路和爆斷。而在鋁焊接中,最好的方法是脈沖噴射過渡,在焊珠噴進熔池之前就會爆斷。
 
  通常建議使用MIG脈沖噴射過渡焊接設備進行鋁焊接操作
 
  鋼焊接時,焊炬的熱量通常會集中在一個區(qū)域,而鋁材料會將熱量傳遞到整個部件。因為鋁的熱傳遞效率更高且熔點更低,因此焊接動作應該先慢后快,而焊炬在部件上移動時,速度應該更快。
 
  為了避免鋁焊接開始時溫度過低,技術人員需要使用引弧板(run-ontab),或具有預熱功能的設備。在焊接收尾時,在金屬鋁表面往往會形成弧坑,因此技術人員需要在收弧時通過額外動作將弧坑引至焊件外,或者使用引弧板將其引出。

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