汽車車身新技術論文(2)
汽車車身新技術論文篇二
汽車車身鋼板加工新技術
摘要：本文介紹了現(xiàn)今常用的汽車車身鋼板加工技術，對其加工性能進行了簡單介紹。同時針對加工技術總結了其技術的優(yōu)勢和缺陷，為實際應用提供一定的參考意見。
關鍵詞：車身鋼板;激光焊接技術;加工性能
1前言
車身的制造需要同時考慮技術可行性、經(jīng)濟性和生產(chǎn)周期等特定要求。產(chǎn)品品質(zhì)、制造周期和制造成本是衡量車身制造水平的主要指標。在汽車制造企業(yè)中,最為核心的生產(chǎn)流水線是車身生產(chǎn)流水線。歷經(jīng)上百年的發(fā)展,通過長期的生產(chǎn)實踐積累,沖壓、焊接和涂裝等車身制造技術已基本成熟。國外汽車企業(yè)在車身設計制造方面廣泛采用最先進的設計制造技術進行全新開發(fā)和超前開發(fā),使得創(chuàng)新車型越來越多，車身開發(fā)周期越來越短。輕量化設計、模塊化設計和綠色設計是車身設計的發(fā)展方向，而智能化、精密化和敏捷化是車身制造技術的主要發(fā)展趨勢。
2我國車身制造技術
我國汽車工業(yè)隨著多年發(fā)展已形成相當規(guī)模,汽車車身生產(chǎn)制造水平也有了極大的提升,但與世界先進水平相比還有很大的差距。國內(nèi)汽車車身覆蓋件沖壓工藝尸和沖壓件成型過程的計算機模擬技術目前已經(jīng)開始推廣,但與國際先進水平相比還存在明顯差距在我國僅有少數(shù)企業(yè)在成型過程模擬做了初步嘗試，還沒有進行深入系統(tǒng)的開發(fā)而國內(nèi)開發(fā)的模具設計和成型過程模擬軟件的實用性較差。
在焊裝技術和涂料方面, 雖然有些企業(yè)也采用了一些當今國際先進水平的新設備,但總體僅相當于歐美年前的水平。激光焊接等先進技術的關鍵設備幾乎全部依靠進口。涂裝技術與國際水平的差距在不斷縮小,但發(fā)展很不均衡。就涂裝質(zhì)量的保證而言,幾大轎車生產(chǎn)企業(yè)雖然已經(jīng)達到國際水平,但綜合比較仍有較大的差距,主要體現(xiàn)在清潔生產(chǎn)技術方面就汽車涂裝生產(chǎn)關鍵裝備技術而言,我國可能在今后相當長的時間內(nèi)主要依賴進口。
我國汽車車身制造技術的差距主要表現(xiàn)為生產(chǎn)設備的落后,先進的沖壓、焊接和涂裝工藝所需的關鍵設備基本上都依賴于進口。而研發(fā)投入不足、研發(fā)人才缺乏等因素造成的汽車車身制造裝備自主開發(fā)能力薄弱是其主要原因。針對我國汽車車身制造技術方面存在的差距和問題,汽車生產(chǎn)企業(yè)應該采取"學習跟隨一吸收消化一局部超越"的技術競爭策略,時刻跟隨前瞻性技術發(fā)展的最新動態(tài),掌握技術發(fā)展的主動權[1]。
3激光焊接技術
車身激光拼焊工藝具有下列優(yōu)點：第一,減少了結構件質(zhì)量及材料消耗;第二,減少了零件數(shù)量,特別減少了墊板及其他一些加強元件;第三,提高了車身尺寸精度,簡化了結構件及裝配件的幾何形狀,使得可以對其制造公差進行優(yōu)化;第四,提高了車身質(zhì)量穩(wěn)定性及結構可靠性,因為這種車身能輕松地使車身在靜態(tài)負荷、沖擊負荷及變荷下保持強度均衡;第五,減少了連接密封處理工作量,因為傳統(tǒng)搭疊焊接方式點焊及斷續(xù)焊已經(jīng)被拼焊所取代;第六,極大地提高了車身部件及整個車身的耐腐蝕能力;第七,在改善車身質(zhì)量的前提下,減少了裝配工作量,而且還減少了成型工具、沖壓機的工裝投資以及運輸、儲存金屬材料的費用。圖1所示為汽車車身中的各種激光拼焊板，焊接生產(chǎn)步驟[2]如下：
1. 第一步根據(jù)車身不同部位的性能要求,設計車身部件或拼板,以使車身各個主要截面區(qū)保持均衡的強度,合理地使用薄板材料的物理--化學性能,使焊縫位置適當并使它在沖壓時受到的拉力最小,力求最經(jīng)濟裁料、以提高金屬材料的總使用率, 減少材料浪費。
2. 第二步選擇拼板材料。
3. 第三步,把金屬板材或者金屬帶材裁剪成預定尺寸及形狀的板件。
4. 第四步,激光拼焊。
5. 第五步, 檢驗拼焊板。
6. 第六步, 沖壓拼焊板, 制成汽車車身成品件。
4高強度鋼加工性能
汽車車身用高強度鋼及其他材料主要是通過沖壓成形、焊接組裝成車身。因此，高強度鋼的沖壓成形性、焊接性等加工性能也是評價汽車車身用高強度鋼的主要依據(jù)。在此，通過與普通低碳鋼(Mild Steel)對比，對強度較高、碳當量較高的兩種具有代表性的汽車車身用高強度鋼板(780 MPa級DP鋼和980 MPa級TRIP鋼)的沖壓成形性、焊接性進行分析與探討。
1. 高強度鋼板的沖壓成形性。成形極限被認為是材料的成形性能指標。圖2顯示了普通低碳鋼、780 MPa級DP鋼、980 MPa級TRIP鋼的成形極限曲線。
由圖2可見，與普通低碳鋼相比，兩種高強度鋼的成形極限相對較低，可其絕對值仍然較高。由于在實際運用中，大部分成形復雜的拉伸件、脹形件一般采用IF鋼或BH鋼。所以這樣的成形極限足可保證其具有良好的成形性。因為超高強度鋼(590 MPa級以上)的強度很高，導致出現(xiàn)沖壓成形后回彈較大、零件精度較低的問題。最近，針對超高強度鋼的復雜成形提出了溫間沖制工藝，即含碳量約0.25%的超高強度鋼板沖壓成形時，進行900 ℃加熱，等材料完全奧氏體化后再沖壓成形，然后在沖模中冷卻、淬火使其產(chǎn)生馬氏體。利用溫間沖制工藝可獲得1 500 MPa以上強度的尺寸合格的零件。當然，隨著1000 t以上超大型壓力機的使用，超高強度鋼的沖壓加工將會更加容易。
2. 高強度鋼板的焊接性[3]。電阻點焊是汽車車身焊裝的主要焊接方法，所以汽車車身用高強度鋼板的點焊性是其重要性能之一。圖3顯示了1.0 mm厚的普通低碳鋼、780 MPa級DP鋼、980 MPa級TRIP鋼的可焊范圍(Acceptable welding range)。
由圖3可見，兩種高強度鋼與普通低碳鋼一樣，其可焊范圍隨焊接時間的變化較小，但是當焊接電流變化時其可焊范圍卻顯示出不一致性;兩種高強度鋼幾乎與普通低碳鋼一樣，當焊接電流大于14.5 kA時，因電極的主要成分銅與鋼板發(fā)生冶金反應而造成電極頭出現(xiàn)蝕坑、電極粘著(Pick-up)現(xiàn)象。根據(jù)焊接標準，可焊參數(shù)范圍的上限是點焊時發(fā)生飛濺(Expulsion)所使用的參數(shù)，下限則是獲得5t 1/2 mm(t 為鋼板厚度)的最小可接受溶核直徑(Nugget diameter)時的焊接參數(shù)。雖然780 MPa級DP鋼板和980 MPa級TRIP鋼板的可焊范圍上限(約8.6 kA)與普通低碳鋼的可焊范圍上限(約11 kA)相比較低;可是由于受材料的比熱、電阻率、熱傳導系數(shù)等物理性質(zhì)的影響，兩種高強度鋼在較低的焊接電流(約5.7 kA)下能獲得直徑5mm的最小可接受溶核，使其可焊范圍下限比普通低碳鋼的低。
5結論
正是由于激光焊接工藝及金屬加工技術的飛速發(fā)展,冶金公司同汽車制造商才一起找到了一條新的更有效降低汽車質(zhì)量的途徑。高強度鋼拼焊板及鋁拼焊板將是制造未來新型汽車超輕車身的基礎材料。由亞、歐、美個冶金公司共同參與、業(yè)已完成的國際超輕車身聯(lián)合開發(fā)項目已經(jīng)取得巨大成果,所開發(fā)的超輕車身的質(zhì)量比類似批量生產(chǎn)的車身輕,它所用的高強度鋼已經(jīng)超過,更重要的是,在這種車身上的結構件是用拼焊板沖壓而成的。高強度鋼板的使用，既可以保證汽車車身整體強度、安全性，又可以減輕汽車自身質(zhì)量，節(jié)約能耗、降低排放并改善環(huán)境。目前，為了充分發(fā)揮材料的性能，根據(jù)零部件使用性能的要求，已研制出多種汽車車身用高強度鋼，并由此推動新技術、新材料、新工藝和新產(chǎn)品的研發(fā)。
參考文獻：
[1]方海峰. 汽車車身制造技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢分析 [J].制造技術與材料，2009，第28期：12-14.
[2]張少華. 激光焊接技術在汽車車身制造中的應用 [J].汽車制造與裝備, 2005, 4: 59-62.
[3]李建軍, 邱然鋒. 汽車車身用高強度鋼及其加工性能的探討 [J]. 汽車工藝與材料, 2010, 第2期：49-52.
作者簡介：丁磊，男，(1983-09)，工作單位：內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術學院，助理講師。
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