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鋁材連接未來,一圖一文解讀2018前沿連接工藝
時(shí)間:2018-3-26 8:56:23      發(fā)布者:管理員

鋁材連接未來,一圖一文解讀2018前沿連接工藝

2018-02-06 BIAME汽車制博會 國際汽車制造業(yè)博覽會




中國(北京)國際汽車制造暨工業(yè)裝配博覽會

2018年7月19-21日

北京·中國國際展覽中心



連接技術(shù)是制造技術(shù)的重要組成部分,現(xiàn)代工業(yè)特別是汽車、飛機(jī)的制造過程中,先進(jìn)的連接技術(shù)才能適應(yīng)新的挑戰(zhàn)。

下面小鋁就淺析幾個(gè)常用的連接技術(shù)。


1

常用焊接技術(shù)


焊接技術(shù)就是高溫或高壓條件下,使用焊接材料(焊條或焊絲)將兩塊或兩塊以上的母材(待焊接的工件)連接成一個(gè)整體的操作方法。主要應(yīng)用在金屬母材上,在鋁行業(yè)中主要有MIG/MAG焊、激光焊接、點(diǎn)焊、摩擦攪拌焊等。


MIG/MAG 焊


這種焊接方法是利用連續(xù)送進(jìn)的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源,由焊炬嘴噴出的氣體來保護(hù)電弧進(jìn)行焊接的。



鋁MIG/MAG焊特點(diǎn):

方便的進(jìn)行各種位置的焊接;

焊接速度較快;

熔敷率較高;


鋁MIG/MAG焊目前遇到的問題:

采用鋁合金后,材料厚度比原來的更薄,易出現(xiàn)工件焊穿現(xiàn)象;

焊后更易變形;焊后易出現(xiàn)焊接裂紋;

熱影響區(qū)母材強(qiáng)度易弱化;

鋼和鋁異種金屬之間不易連接等。


鋁MIG/MAG更好的焊接方法:


CMT  (Cold Metal Transfer) 

電弧工藝


這種冷金屬過渡技術(shù),在世界上首次實(shí)現(xiàn)了鋼和鋁的連接。和傳統(tǒng)的MIG/MAG焊接相比,CMT工藝真的是“冷過渡”。其特點(diǎn)如下:

通過機(jī)械回抽實(shí)現(xiàn)熔滴分離,

可實(shí)現(xiàn)極低熱輸入量

/ CMT的熔滴過渡時(shí)在電流幾乎為零的情況下,通過焊絲的回抽將熔滴送進(jìn)熔池,熱輸入量迅速減少,對焊縫的持續(xù)的熱量輸出的時(shí)間非常短,從而給焊縫一個(gè)冷卻的過程,顯著降低了焊接變形量,同時(shí)使得焊縫形成良好的搭橋能力,進(jìn)而降低了工件的裝配間隙要求及對夾具精度的要求。使用CMT焊鋁時(shí),相比TIG冷焊,減少了90%的熱量輸入。CMT可焊接厚度僅為0.3mm的超輕板材。



極為穩(wěn)定的電弧

/ CMT擁有極為穩(wěn)定的電弧。電弧長度可被機(jī)械的檢測和調(diào)整,無論工件表面情況如何或者你想以何種速度進(jìn)行焊接,電弧始終保持穩(wěn)定,焊接過程幾乎無飛濺,更無燒穿現(xiàn)象。


更快的焊接速度

/ 在同等焊縫質(zhì)量和相同側(cè)壁潤濕的情況下,焊接速度幾乎是TIG冷焊的10倍。



激光焊接

激光焊接是以激光作為能量載體的一種高能量密度焊接方法,激光焊接是將高強(qiáng)度的激光束輻射至金屬表面,通過激光與金屬的相互作用,使金屬熔化形成焊接。其中鋁合金激光焊接目前應(yīng)用也越來越廣泛。



鋁合金激光焊接技術(shù)的特點(diǎn):

需要采用鋁制焊絲;

非接觸焊接,變形小;

焊接質(zhì)量好,焊縫強(qiáng)度等于或超過母材強(qiáng)度;

可實(shí)現(xiàn)不同型號、異種金屬之間的焊接,尤其適用于(超)高強(qiáng)度鋼板、鋁合金;

搭接邊較傳統(tǒng)點(diǎn)焊縮短,有利于車身輕量化及降成本。


激光焊接部分應(yīng)用領(lǐng)域:


飛機(jī)大蒙皮的拼接、也用于薄壁零件的制造中,如進(jìn)氣道、波紋管、輸油管道、變截面導(dǎo)管和異型封閉件等。其

他也應(yīng)用于電池、模具、電子電路、太陽能、傳感器、儀器儀表、精密器件、醫(yī)療器件等



更好的激光焊接方法:



LaserHybrid

激光復(fù)合焊


激光復(fù)合焊原理介紹

激光焊是通過光纖將能量傳輸?shù)焦ぜ?,而電弧焊則是通過弧柱傳輸能量。激光焊的熱影

響區(qū)非常窄,焊縫的深寬比大,具有高的焊接速度,但由于焦點(diǎn)直徑很小,所以焊縫搭橋

能力很差。電弧焊的能量密度比較低,加熱面積較大,焊接速度相對較低。Laserhybrid 激光復(fù)合焊技術(shù)是將這兩種焊接技術(shù)完美的結(jié)合起來,從而獲得了優(yōu)良的綜合性能。



激光復(fù)合焊優(yōu)勢

激光復(fù)合焊涵蓋了激光焊和MIG焊的優(yōu)點(diǎn):

/ 更低的裝配時(shí)間、更低的成本、更高的生產(chǎn)效率

/ 焊接速度最高可達(dá)到9 m/min

/ 焊接鋁系列材料時(shí),起弧沒有缺陷

/ 更深的熔深,更窄的焊縫,更低的熱輸入

/ 填充金屬使焊縫具有更好的塑性,更高的接頭強(qiáng)度

/ 更大的焊縫間隙,更高的接頭熔合率

/ 更高的工藝穩(wěn)定性和系統(tǒng)利用率



點(diǎn)焊

鋁的點(diǎn)焊工藝是在電極壓力下,靠電阻熱熔化鋁材,將其連接到一起的工藝,主要用于鋁合金同質(zhì)材料之間的連接,連接工藝中較難的一種。鋁點(diǎn)焊設(shè)備控制器要求控制準(zhǔn)確、穩(wěn)定,控制器焊接時(shí)間設(shè)置毫秒控制,焊接輸出電流10 ms達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。鋁點(diǎn)焊一般采用復(fù)合電極來提高壽命,電極帽表面采用特殊的圓環(huán)式設(shè)計(jì),可以在鋁材表面產(chǎn)生不同的應(yīng)力區(qū),破壞氧化膜以得到可控制的電阻。



鋁點(diǎn)焊的特點(diǎn):

可以實(shí)現(xiàn)多種厚度材料組合的連接,工藝柔性好;

鋁點(diǎn)焊的靜態(tài)強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度高;

單步工藝時(shí)間可控制在3 s以內(nèi)。


鋁點(diǎn)焊目前面臨的難題:

鋁的電阻比鋼小,導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)好于鋼,點(diǎn)焊時(shí)需要用數(shù)倍于鋼的點(diǎn)焊電流;

電極易被污染;


點(diǎn)焊部分應(yīng)用領(lǐng)域:

汽車零部件、自行車零部件、金屬箱柜制造、建筑機(jī)械修造、異形標(biāo)準(zhǔn)件、工藝品、電子元器件、儀器儀表、電池點(diǎn)焊、五金點(diǎn)焊、電氣開關(guān)、電纜制造、過濾器、消聲器、金屬包裝、化工容器等。


更好的點(diǎn)焊方法:


DeltaSpot

電阻點(diǎn)焊技術(shù)


DeltaSpot電阻點(diǎn)焊工藝是針對鋁焊而開發(fā)的新技術(shù)。它的創(chuàng)新在于配備了獨(dú)特的電極帶。電極帶的發(fā)明帶來了前所未有的優(yōu)勢。

/ 極高的工藝可靠性,每個(gè)電阻焊點(diǎn)均可達(dá)到100%的重復(fù)精度:母材和電極受到電極帶保護(hù),電極帶在電極和需要接合的母材之間運(yùn)動從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)的焊接過程,確保在多個(gè)班制中保持恒定的質(zhì)量水平。



/ 每個(gè)焊點(diǎn)都使用全新的有效電極:由于電極帶的保護(hù),電極頭避免了來自于母材的磨損,同時(shí)避免了受到鋅、鋁或有機(jī)殘?jiān)奈廴?。在這樣的保護(hù)下,電極的使用壽命顯著提高。在用鋁板(AlMg3 合金)做的焊接實(shí)驗(yàn)當(dāng)中,電極的使用壽命高達(dá)大約 30,000 個(gè)焊點(diǎn)。



/ 焊接表面無飛濺:由于電極與母材不進(jìn)行直接接觸,因此確保了無飛濺的焊接效果。尤其是在焊接鋁板時(shí),電極帶的涂層能夠優(yōu)化與鋁材的接觸,避免了飛濺及由此造成的部件損壞。



/ 利用電極帶,可精確控制熱輸入量:三板連接(兩張厚板、一張薄板)對于傳統(tǒng)的點(diǎn)焊來說是個(gè)老大難問題。焊點(diǎn)在厚板范圍內(nèi)形成,不足以抓住薄板。而DeltaSpot的電極帶通過其額外的熱輸入有針對性地控制焊點(diǎn)的深度。因此,薄板范圍中的低熱量能夠通過電極帶利用高電阻來彌補(bǔ)。焊點(diǎn)以這種方式充分深入薄板。同時(shí)焊點(diǎn)形狀更加對稱,在薄板范圍內(nèi)的焊縫體積更大。



DeltaSpot不僅在鋁焊方面表現(xiàn)出色,在不同厚度/不同材料焊接方面也具有不可比擬的優(yōu)勢,例如:高標(biāo)準(zhǔn)的焊點(diǎn)外觀,表面鍍層的高強(qiáng)鋼材料焊接等。DeltaSpot可焊接的母材包括:高強(qiáng)鋼、表面鍍層材料、鋁、不銹鋼、鈦、鎂、復(fù)合材料等。


那么重點(diǎn)來了,

這些更好的焊接方法

是誰帶來的呢???


這些創(chuàng)新技術(shù)均由奧地利伏能士焊接技術(shù)國際有限公司Fronius International GmbH.推出。

 

伏能士將首次攜手BIAME汽車制博會(展位號T310),為汽車制造行業(yè)提供多項(xiàng)自動化焊接解決方案。此次伏能士亮相,會在現(xiàn)場展示更多前沿連接技術(shù)與工藝,現(xiàn)場演示讓大家眼見為實(shí)!




2

常用機(jī)械連接技術(shù)


機(jī)械連接工藝是指利用緊固件將零件連接起來的過程和方法。常用的機(jī)械緊固件主要有螺栓、螺釘和鉚釘。


鉚接技術(shù)

通俗的講鉚接就是指兩個(gè)厚度不大的板,通過在其部位上打洞,然后將鉚釘放進(jìn)去,用鉚釘槍將鉚釘鉚死,而將兩個(gè)板或物體連接在一起的方法。



鉚接特點(diǎn):

鉚接過程中無化學(xué)反應(yīng);

其抗靜拉力和抗疲勞性都要優(yōu)于點(diǎn)焊工藝,且板材在鉚接時(shí)不需要鉆孔;

工藝步驟簡化,節(jié)省成本,并能適合汽車車身高效率的生產(chǎn)


部分應(yīng)用領(lǐng)域:

汽車身的覆蓋件、搖窗機(jī)、車頂窗等



3

專注輕量化材料連接工藝

共話汽車智能制造未來


目前汽車輕量化用材鋁件的連接工藝有十多種,分別為點(diǎn)焊、螺柱焊、弧焊、自攻螺絲連接(FDS)、自沖鉚接工藝(SPR、TOX)、激光焊、粘接、壓鉚、拉鉚、攪拌摩擦焊、電子束焊接。








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