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通过降低汽车重量,可以有效减少CO2等的排放、减少化石燃料和原材料消耗,可以降低悬挂装置的负荷、降低振动强度提高乘坐舒适性,因此轻量化成为汽车工业发展趋势。在一部整车中,白车身约占总重量的25%,如何降低车身重量显得尤为重要。

 

       为了满足车身轻量化需要,出现了拼焊板冲压、液压(管材)成型和复合板材成型等新的成型技术,出现了高强度钢板、铝合金以及镁合金等新材料,出现了激光焊接、机械连接等新的连接技术。本文围绕车身轻量化对于冲压的影响进行阐述,重点分析了激光拼焊板对冲压的影响,及其在车身轻量化中的应用。

1激光拼焊板

       激光拼焊板是指将两张或多张不同厚度或不同材质的钢板通过激光对焊成一张钢板,然后进行整体冲压成形的工艺。在传统的白车身制造中,首先需要冲压若干零件,然后再焊接成分总成,在很多零件上需要焊接加强板类的零件。与此相比,拼焊钢板冲压有很多显著的优点,特别是减少工件数量,从而减少加工环节、降低生产成本。

 

       图1所示为传统生产工艺与激光拼焊板工艺的对比,相比而言,激光拼焊板优势众多:降低工件重量,从而降低整车重量;减少累计公差,利用拼焊板冲压,可以使零件一次冲压成型,不需要将几个零件焊成一个零件,大大提高了零件尺寸精度;激光焊接代替传统电焊,时间可以得到大量节省,焊接质量得到质的提高;提高车身碰撞安全性能等等。


1 传统生产工艺与激光拼焊板工艺的对比

 

2激光焊板的主要分类

1.直线焊缝激光拼焊板

     焊缝为直线,分为连续直线焊缝拼焊板或非连续直线焊缝拼焊板,直线焊缝激光拼焊板约占激光拼焊板总量的60%左右。

 

2.折线焊缝激光拼焊板

 

      焊缝为折线,分为连续折线焊缝拼焊板(即人字形焊缝拼焊板)、非连续折线焊缝拼焊板及多焊缝组合拼焊板,折线焊缝激光拼焊板约占激光拼焊板总量的35%左右。

 

3.曲线焊缝激光拼焊板

 

      焊缝的全部或局部为曲线,曲线焊缝激光拼焊板约占激光拼焊板总量的5%左右。

 

3拼焊钢板冲压对模具的影响

       传统模具用来冲压板料厚度、材料性能等一致的单一均质板料。在冲压拼焊钢板时,由于拼焊钢板各部分板料厚度、材料性能各不相同,导致拉延过程中坯料不均匀变形、焊缝发生位移,给模具调试带来很大影响。

 

因此,为了控制金属流动,尽量减少焊缝的位移应遵循以下几点原则:

 

1.在设计拼焊钢板、制定冲压工艺时要合理布置焊缝的形式和位置,要选用合适的母材、合适的板料厚度。

 

2.在模具调试时,需要对凸模、凹模和压边圈进行调整。首先合理布置拉延筋,控制金属流动;采用分瓣式压边圈,使拼焊钢板不同部位受到不同的压边力。

 

3.采用多气缸局部压边控制压边力。

4激光拼焊板的应用

随着技术的进步,拼焊钢板已在汽车工业得到广泛应用,拼焊钢板已应用在车身纵梁、骨架、地板、门内板、侧围和保险杠等多个部位(见图2)。


2 拼焊钢板在车身上的应用

 

      目前,中高档轿车车身已普遍应用激光拼焊板;合资汽车厂轿车车型上的激光拼焊板采用其母公司(或合资伙伴)原始车型的设计。但考虑总体投资控制,部分拼焊件可能仍为CKD进口件(如一汽丰田的皇冠、一汽-大众的高尔夫);部分非关键拼焊件可能更改设计,改为等厚板件(如一汽-大众奥迪A6 L的门槛板)。

 

      国内汽车厂也已开始在车身应用激光拼焊件,并已形成成熟便捷的激光拼焊板供应网络,如宝钢集团已分别于北方、中东部及南方建立了三家激光拼焊板加工配送中心,并且其进一步计划在重庆与武汉再建立两家激光拼焊板加工配送中心。当然还有其他厂商也有在国内生产和配送,如蒂森克虏伯的武汉生产基地等。总之,国内汽车冲压模具厂已拥有丰富的加工激光拼焊件冲压模具的经验。

 

今后,激光拼焊板在白车身上的应用会越来越多。

                                                                             东莞市正信激光科技有限公司(工艺工程部)

 

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