據(jù)統(tǒng)計(jì),白車身中的焊點(diǎn)數(shù)目高達(dá)4000~6000個(gè)之多,將各沖壓件裝配到一起的同時(shí),還會(huì)額外增加車身重量。在現(xiàn)代車身輕量化趨勢(shì)之下,關(guān)于焊接工藝的控制手段層出不窮。比如說(shuō)采用仿真分析,對(duì)焊接點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化分析,在滿足車身強(qiáng)度的同時(shí),減少焊接點(diǎn)的數(shù)目;采用增重少的焊接工藝取代增重多的焊接工藝,比如說(shuō)激光焊接工藝,以連續(xù)的激光焊縫代替離散的點(diǎn)焊縫,可以減少搭接寬度和一些加強(qiáng)部件,壓縮車身結(jié)構(gòu)件本身的體積。
但是,以上只是在對(duì)現(xiàn)有的焊接工藝進(jìn)行改進(jìn),真正顛覆性的改變還未到來(lái)。
近年來(lái)由于燃油危機(jī)以及環(huán)境污染等問(wèn)題,車身輕量化受到越來(lái)越多的關(guān)注。特別是新能源汽車,與傳統(tǒng)汽車不同,采用了電池作為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行,因此受到了電池重量、續(xù)航里程的制約,在車輛設(shè)計(jì)和材料應(yīng)用上,車身輕量化是車企首要考慮的問(wèn)題?;诖嗽?,各大汽車公司紛紛推出應(yīng)對(duì)策略,希望尋求新的車身材料,達(dá)到減輕車重的目的,其中碳纖維和鋁合金是討論最多的材料。
我們先來(lái)看以下案例:
2015年02月13號(hào),福特汽車公司宣布,將與美國(guó)陶氏化學(xué)合作,研究制造創(chuàng)新性碳纖維復(fù)合材料,在未來(lái)的產(chǎn)品上用使用;
日本東麗工業(yè)與戴勒姆分別持股50.1%、49.9%成立合資公司,于2012年起生產(chǎn)碳纖維加固塑料制成的汽車零部件;
通用汽車公司和日本的碳纖維制造商帝人公司于2011年12月8日宣布,他們將共同開發(fā)先進(jìn)碳纖維/熱塑性復(fù)合材料技術(shù);
鋁軋制品巨頭諾貝麗斯(NovelisInc.)在全球大幅擴(kuò)張汽車用鋁板的產(chǎn)能,該企業(yè)在北美、歐洲業(yè)務(wù)拓展的基礎(chǔ)上,于2014年底建成了亞洲第一條汽車專用鋁板生產(chǎn)線(常州);
美國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Ducker的一份報(bào)告稱,盡管目前僅有1%的汽車為全鋁車身,到2025年全球?qū)⒂?8%的汽車為全鋁車身。
那么,隨著新材料的興起,傳統(tǒng)的焊接工藝是否會(huì)受到影響呢?
答案是肯定的,比如說(shuō)鋁合金就因其易氧化、熱導(dǎo)率和比熱容高、線膨脹系數(shù)大、合金元素易揮發(fā)等缺點(diǎn),對(duì)傳統(tǒng)的焊接工藝就產(chǎn)生了極大的挑戰(zhàn)。
近年來(lái),在一些高端車型中出現(xiàn)了一種新的膠接技術(shù),與傳統(tǒng)的輔助焊接手段不同,旨在以鉚接和膠接技術(shù)相結(jié)合或僅采用膠接技術(shù),來(lái)大量減少或全面取代焊接工藝。比如說(shuō)捷豹T-TYPE,全鋁車身結(jié)構(gòu)完全采用鉚接和焊接。F-TYPE的白車身重量?jī)H為261Kg,而一般車身重量則有300Kg左右,減重了近40Kg。
由于鋁合金材料是金屬材料,在強(qiáng)度、塑性、重量上受到限制,采用完全膠接的方式還是比較難以實(shí)現(xiàn)的,現(xiàn)使用這種手段的車型僅有捷豹T-TYPE、路特斯Elise等車型。但是作為“可塑性”以及強(qiáng)度更高的碳纖維材料,這方面的難度就減小了很多。比如說(shuō)配備碳纖維車身的寶馬i系列電動(dòng)車,車身的粘合是通過(guò)長(zhǎng)達(dá)160米的膠水來(lái)完成的。2005~2014這十年間,寶馬集團(tuán)從寶馬M家族車型開始逐步加大碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用,積累了豐富的研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。而寶馬i產(chǎn)品的車身則是完全由碳纖維打造,用編織、成型、粘接工藝取代了傳統(tǒng)金屬車身的沖壓、焊接工藝。
如果說(shuō)鋁合金技術(shù)是現(xiàn)在,那么碳纖維技術(shù)很有可能就是未來(lái)。現(xiàn)在碳纖維技術(shù)存在成本高、可修復(fù)性難等問(wèn)題,但這并不是不能解決。在各大車企的共同努力下,成本問(wèn)題得到了一定的改善。比如說(shuō)國(guó)產(chǎn)車型奕代T300,就配備了碳纖維單體殼車身,售價(jià)僅為12萬(wàn)元。
又或者是陶氏汽車系統(tǒng)在碳纖維粘接解決方案上的創(chuàng)新成果——BETAFORCETM復(fù)合材料結(jié)構(gòu)膠注射粘接技術(shù)。該技術(shù)是通過(guò)調(diào)整開放時(shí)間和周期時(shí)間等參數(shù),在不影響機(jī)械性能的條件下按照客戶的特殊生產(chǎn)要求進(jìn)行定制結(jié)構(gòu)膠,幫助客戶提高其裝配效率。應(yīng)用注射粘接技術(shù),碳纖維部件得以更廣泛地應(yīng)用于多種材料的裝配,有效支持汽車制造商的輕量化策略。該技術(shù)現(xiàn)已成功應(yīng)用于寶馬集團(tuán)最新推出的寶馬7系中(2016款)。
以上,車身輕量化是大趨勢(shì),在這種趨勢(shì)下引發(fā)的對(duì)各種新材料、新工藝的研究層出不窮,傳統(tǒng)的白車身焊接工藝必將受到車身輕量化潮流的影響,或許真有某一天,連普通民用車的白車身都不會(huì)采用焊接工藝了。
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