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激光焊接机在铝合金汽车板上的应用你知道多少?

2017/2/17 返回列表
导读:铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中大量应用。本文旨在通过铝合金的激光焊相关标准入手,说明铝合金激光焊相关工艺规程的建立过程。1铝合金分类铝合金密度低,比强度高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。根据合金元素和加工工艺特性,可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合……

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中大量应用。本文旨在通过铝合金的激光焊相关标准入手,说明铝合金激光焊相关工艺规程的建立过程。
1 铝合金分类
铝合金密度低,比强度高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。
根据合金元素和加工工艺特性,可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类,铸造铝合金塑性差,但流动性好,适宜于铸造。变形铝合金可通过冷变形和热处理,使强度进一步提高。变形铝合金又可分为热处理强化型和非热处理强化型。

铝合金焊接特性:
1)容易氧化,焊接时需要隔离空气;
2)热导率和比热容大,需要选用能量集中的焊接方法;
3)热裂纹倾向大,线膨胀系数大,凝固时体积收缩快,容易产生热裂纹;
4)容易产生气孔,主要是氢气孔,包括冶金气孔,工艺气孔;
5)接头软化,受低熔共晶组织影响,HAZ区接头软化、强度下降;
6)铝对光,热的反射高,吸收低;
7)铝合金中合金元素易蒸发、烧损、使焊缝性能下降。

铝合金焊丝选择原则:
1)纯铝焊丝的纯度一般不低于母材 ;
2)铝合金焊丝的化学成分一般与母材的相应或相近 ;
3)铝合金焊丝中的耐蚀元素(镁、锰、硅等)  的含量一般不低于母材的 ;
4)异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝。

2 汽车轻量化发展铝合金的需求
随着汽车的越来越普及,汽车数量的增长带来了能源消耗和尾气污染等一系列问题越来越严峻。节能、环保、安全是促进车身材料技术进步的主动力,轻量化的措施主要有以下两条:
1) 优化汽车车身框架结构;
2) 用高强度轻质材料代替传统的钢铁材料。
另外,也有认为可以采用多种材料以实现轻量化,

铝合金板材在汽车车身上的应用
汽车车身约占汽车总重的30%,而在汽车内外板上用铝合金来代替传统钢板就可使白车身减重约40%~50%,进而使整车减重10%左右。


铝合金在汽车车身结构中的应用


变形铝合金适合压力加工,通过冷变形和热处理可使其强度进一步提高。可制成板材、管材、棒材以及各种形状的型材。变形铝合金主要用于汽车车身结构包括:发动机罩、车顶棚、车门、翼子板、行李箱盖、地板、车身骨架及覆盖件。过去用于轿车车身的铝合金主要有Al-Cu-Mg(2000系)、Al-Mg(5000系)和Al-Mg-Si(6000系)三大系列;在美国,95%的油罐车采用铝合金制造,见图3,奥迪的铝合金车身结构见图4。




美国使用的铝合金油罐车


奥迪铝合金车身结构

综合相关数据,总结出应用于汽车车身板的成品板材的性能要求:
(a)T4(p)状态下
屈服强度:90~140MPa
抗拉强度:220~285MPa
延伸率(总):≥20%
n值:≥0.27(拉伸应变硬化指数)
r值: ≥0.65(0°)(塑性应变比)
≥0.40(45°)
≥0.55(90°)
(b)预变形2%+烘烤后屈服强度:160~260MPa

3 铝合金激光焊相关标准说明
关于激光焊接铝合金的相关研究,已经有相当多的著作和论文说明。包括正确焊接的工艺,相关角度,丝光间距,保护气,填充焊丝,相关工艺参数等以及焊前清理,焊后热处理等,并从小孔成形机理和化学冶金机理、热循环理论解释如何防止气孔,热裂纹,接头软化等问题。本文旨在通过铝合金的激光焊相关标准入手,说明铝合金激光焊相关工艺规程的建立过程。 


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