汽车轻量化焊接技术发展现状与未来

来源期刊：材料导报2019年第S2期

论文作者：陈宇豪 薛松柏 王博 韩翼龙

文章页码：431 - 440

关键词：汽车轻量化;轻量化材料;铝-钢接头;焊接技术;

摘    要：随着人们对生活与生存环境质量的要求越来越高,"绿色环保、节能减排"已经成为我国社会的发展方向。汽车作为一种便民工具的同时也给能源和环境带来了负担。因此,各大汽车厂商都在为提高燃油效率、减少尾气排放设计解决方案。实现这些目标的一个有效方法就是降低汽车质量,汽车轻量化也由此成为汽车行业研究的热点。目前实现汽车轻量化的方法主要有优化结构设计、使用轻量化材料以及采用先进制造技术。在汽车轻量化技术途径中,使用轻量化材料替代部分钢材是一个主要的研究方向,如采用铝合金、镁合金等有色金属以及高强度钢、复合材料等。但是铝、镁合金与钢材在热物理性质和化学性质上存在着较大的差异,传统焊接技术很难得到可靠的铝-钢、镁-钢焊接接头。近年来,国内外学者对铝-钢、镁-钢的焊接进行了大量的研究并取得了许多重要成果,为汽车轻量化材料的应用奠定了理论基础。先进焊接技术的应用离不开相关材料焊接性能的提高和焊接工艺的改进,为了提高铝、镁合金与钢的焊接性能,许多研究者选择在钢的表面镀上一层金属,如Zn、Cu、Ni等。镀层金属在一定程度上改善了材料之间的润湿铺展,并使得界面处的连接方式得到改变,从而提高焊接接头的连接强度和焊接接头的可靠性。各种先进焊接技术的应用也突破了传统焊接技术的局限性。冷金属过渡技术是数字化控制与焊接过程结合的产物,实现了对热输入的精准控制,在选择适当工艺的情况下得到了理想的焊接效果。电弧熔-钎焊和激光焊接技术效率较高,在异种金属的连接中应用十分广泛。搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术,其焊缝中存在冶金结合和机械结合两种结合方式,且所得的焊接接头美观、牢固,受到了人们的关注。火焰钎焊自动化程度高,焊接方式灵活。本文综述了几种在汽车轻量化领域潜在应用范围广阔的先进焊接技术,总结、归纳、分析了其研究现状和优缺点,对焊接工艺的选择、不同焊接技术的特点进行了评述,分析了轻量化材料的焊接性和适用性,并展望了所述焊接技术的未来发展趋势,为汽车轻量化焊接技术的发展提供借鉴与参考。