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奧迪（進(jìn)口）—奧迪A8

在當(dāng)前全球環(huán)境對(duì)節(jié)能減排的迫切要求下，國(guó)家對(duì)汽車(chē)油耗政策步步收緊，輕量化沖壓方式造車(chē)成為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的必經(jīng)之路。在追求輕量化的同時(shí)，我們應(yīng)注意到，關(guān)系到駕乘者生命安全的車(chē)輛安全問(wèn)題具有和節(jié)能減排同樣重要的意義。

為符合日趨嚴(yán)苛的車(chē)輛碰撞測(cè)試和安全的要求，如何在實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí)保證車(chē)身強(qiáng)度，成為全球汽車(chē)制造商首要考慮的核心要素。而通常，造車(chē)工程師們主要從車(chē)身材料、車(chē)輛結(jié)構(gòu)和連接工藝三方面的優(yōu)化和平衡配置，來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛“減重”和“增強(qiáng)”的并駕齊驅(qū)。

除了完美的多種車(chē)身材料“混搭式”設(shè)計(jì)，新一代奧迪A8的車(chē)身連接方式更是達(dá)到了14種，成為極具技術(shù)含金量的一大看點(diǎn)。在本篇文章中，我們將繼續(xù)探究全新奧迪A8先進(jìn)的車(chē)身連接工藝，同時(shí)也看看造車(chē)界的大佬們，為實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的“減重增強(qiáng)”，在車(chē)身連接工藝上使用了哪些吸睛的技能。

接受多材質(zhì)考驗(yàn)的車(chē)身連接技術(shù)

 

全新奧迪A8的車(chē)身結(jié)構(gòu)分別采用了鋁、鋼、鎂以及CFRP碳纖維高分子復(fù)合材料四種材料，按種類(lèi)再細(xì)分，材料種類(lèi)達(dá)到29種，包括16種鋁材、11種鋼材、1種鎂材和1種碳纖維復(fù)合材料，不同的鋼材和鋁材都有各自不同的特性。比如鋁合金材料對(duì)熱敏感，采用傳統(tǒng)焊接工藝會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降，而且受熱易變形，會(huì)導(dǎo)致車(chē)身材料的拼合尺寸精度很難控制。如何將這些不同特性的材料堅(jiān)固的連接在一起，解決好不同材料間的連接工藝是關(guān)鍵。

在這一點(diǎn)上，奧迪的工程師頗費(fèi)心思，參考自家旗艦跑車(chē)奧迪R8的多種車(chē)身材質(zhì)拼接技術(shù)，在全新奧迪A8上大量應(yīng)用了自切削螺釘聯(lián)接、激光焊接、鉚接等技術(shù)，采用的連接工藝遠(yuǎn)領(lǐng)先于同行業(yè)，車(chē)身連接工藝達(dá)到14種，包括MIG焊、點(diǎn)焊、保護(hù)焊、遠(yuǎn)程激光焊等8種熱連接技術(shù)和專門(mén)針對(duì)鋁材的沖鉚連接、用于不同材料拼接的自攻螺栓、卷邊連接等6種冷連接技術(shù)。

 

全新奧迪A8的B柱部位材料連接采用了卷邊連接和粘合劑連接的封邊技術(shù)。同時(shí)，由于不同材質(zhì)間熱脹冷縮程度的差異，還采用Piece-locking連接技術(shù)在卷邊處間隔固定距離打上凹坑，使三層材料全部貼合。此外，在車(chē)輛的A柱、C柱和車(chē)頂位置，也采用了相同的連接方式，這些冷連接工藝將不同材質(zhì)有效地固定在一起。

車(chē)身結(jié)構(gòu)部位的鋁合金板材、熱成型超高強(qiáng)度鋼和普通鋼通過(guò)卷邊連接方式貼合在一起。同時(shí)使用粘合劑連接和鉚釘連接以確保連接緊固。頂蓋和側(cè)圍部位采用了遠(yuǎn)程激光焊接工藝，在焊接過(guò)程中，激光頭與焊接件的距離將保持在20cm，焊縫更加細(xì)膩精準(zhǔn)，焊接邊緣留出面積可減少27%，激光束的高速率和低能耗也降低了二氧化碳的排放。得益于鋁材質(zhì)量以及鉚接技術(shù)的發(fā)展，車(chē)架上的鋁型材與新式鋼材很好的接合，形成全新奧迪多材料車(chē)身結(jié)構(gòu)。

特斯拉領(lǐng)先的全鋁車(chē)身焊接工藝

 

除了全新奧迪A8，大規(guī)模使用鋁制架構(gòu)的車(chē)還有特斯拉、凱迪拉克和奇瑞捷豹路虎等車(chē)型。特斯拉研發(fā)制造的Model S全鋁車(chē)身具有輕量化與高強(qiáng)度特性，其車(chē)身和前后懸架大部分材料均采用了鋁材，焊接工藝主要使用了CMT(Cold metal Transfer)冷金屬過(guò)渡技術(shù)及Delta Spot電阻點(diǎn)焊技術(shù)，克服了鋁合金材料遇熱易變型的難題。

CMT冷金屬過(guò)渡技術(shù)由奧地利伏能士焊接技術(shù)公司在2005年推出，能焊接厚度為0.3mm的超輕板材。和傳統(tǒng)的MIG/MAG焊接相比，真正實(shí)現(xiàn)了“冷過(guò)渡”。由于對(duì)焊縫的持續(xù)熱量輸出時(shí)間極短，可給焊縫一個(gè)冷卻過(guò)程，顯著降低了薄板焊接變形量，使焊縫形成良好的搭橋能力，降低了工件的裝配間隙要求及對(duì)夾具精度的要求。同時(shí)，CMT電弧極其穩(wěn)定，電弧長(zhǎng)度可被機(jī)械的檢測(cè)和調(diào)整，無(wú)論工件表面以何種速度焊接，電弧始終保持穩(wěn)定，焊接過(guò)程幾乎無(wú)飛濺及燒穿現(xiàn)象。

Delta Spot電阻點(diǎn)焊技術(shù)是伏能士針對(duì)鋁焊研發(fā)的新技術(shù)，其創(chuàng)新點(diǎn)在于電極帶的發(fā)明。由于母材和電極受到電極帶保護(hù)，電極帶在電極和需要接合的母材之間運(yùn)動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連續(xù)的焊接，可確保在多個(gè)班制中保持恒定的質(zhì)量水平，具有高度的工藝可靠性。“兩厚一薄”的三板連接由于焊點(diǎn)在厚板范圍內(nèi)形成難以抓住薄板，因此對(duì)于傳統(tǒng)電焊來(lái)說(shuō)是個(gè)老大難問(wèn)題。而Delta Spot的電極帶通過(guò)其額外的熱輸入能針對(duì)性地控制焊點(diǎn)的深度，薄板范圍中的低熱量可通過(guò)電極帶利用高電阻來(lái)彌補(bǔ)，焊點(diǎn)可充分深入薄板，從而能精確控制熱輸入量。

除了應(yīng)用于鋁焊，Delta Spot技術(shù)還可應(yīng)用于多種材料的焊接，比如高強(qiáng)鋼、表面鍍層材料、鋁、不銹鋼、鈦、鎂、復(fù)合材料等，對(duì)不同的材料種類(lèi)和不同厚度，該技術(shù)都有出色的表現(xiàn)，如高標(biāo)準(zhǔn)的焊點(diǎn)外觀及表面鍍層的高強(qiáng)鋼材料焊接等。

航空級(jí)車(chē)身鉚接膠合技術(shù)

 

和傳統(tǒng)鋼制車(chē)身不同，由于白車(chē)身大面積應(yīng)用鋁合金，不同材料間差異化的物理屬性導(dǎo)致用常規(guī)的焊接技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)有效連接，因此，奇瑞捷豹路虎引入了一項(xiàng)世界級(jí)工藝——航空級(jí)車(chē)身鉚接膠合技術(shù)，這一技術(shù)不但解決了鋁合金連接的難題，很大程度也提升車(chē)身強(qiáng)度。

該技術(shù)由伺服電機(jī)提供動(dòng)力將鉚釘直接壓入待鉚接板材，在鉚釘?shù)膲毫ο裸T釘板材和鉚釘發(fā)生塑性形變，充盈于鉚模之中，該技術(shù)制造的車(chē)身?yè)碛袕?qiáng)大的抗疲勞度、靜態(tài)緊固力和防撞擊能力，有效解決了鋁合金連接的難題，車(chē)身也更堅(jiān)固。

由于鋁材和鋼材具有不同的金屬電位，需在鉚接部位填充粘合劑。通過(guò)可視化涂膠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)粘合劑的長(zhǎng)度、直徑、軌跡等關(guān)鍵工藝參數(shù)，確保粘合劑填充位置的精準(zhǔn)。使用粘合劑也將車(chē)身連接強(qiáng)度增至單純鉚接強(qiáng)度的2-3倍。

降本增效的“鋼鋁”車(chē)身連接工藝

 

在汽車(chē)制造商紛紛開(kāi)發(fā)全鋁車(chē)型的同時(shí)，通用另辟蹊徑，推出豪華轎車(chē)凱迪拉克CT6“鋼鋁”車(chē)身。和全鋁車(chē)身相比，“鋼鋁”車(chē)身可節(jié)省大量的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，將傳統(tǒng)鋼制車(chē)身的生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為鋼鋁焊接生產(chǎn)線所耗費(fèi)的成本也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)現(xiàn)全鋁制技術(shù)所花費(fèi)的成本，比如福特為將其鋼制車(chē)身F-150打造為全鋁制車(chē)身，將位于密歇根州的德?tīng)柌魇械纳a(chǎn)線拆除建造了全新生產(chǎn)線，此項(xiàng)工程花費(fèi)了數(shù)百萬(wàn)美元和數(shù)月時(shí)間。而實(shí)現(xiàn)“鋼鋁”技術(shù)的最大困難在于，由于鋼和鋁兩種金屬的熔點(diǎn)不同，在鋼剛開(kāi)始加熱的時(shí)候，鋁就已經(jīng)融化，這讓絕大多數(shù)汽車(chē)制造商望而卻步。

通用在設(shè)計(jì)凱迪拉克CT6前對(duì)鋼鋁焊接工藝進(jìn)行了大量的研究，研發(fā)出一種新型的焊接工藝，在凱迪拉克CT6前引擎蓋和汽車(chē)尾部進(jìn)行鋼鋁焊接，將鋼和鋁牢固焊接在一起，打造出全新“鋼鋁”車(chē)身。目前通用的焊裝車(chē)間可以采用鋁電阻點(diǎn)焊、鋁激光釬焊、自攻螺接、自沖鉚接四種工藝實(shí)現(xiàn)鋼鋁連接，其中鋁電阻點(diǎn)焊可以解決鋁材的氧化層問(wèn)題。

采用新型焊接工藝的“鋼鋁”車(chē)身整備質(zhì)量輕速度快，制造成本也相對(duì)較低，在降低油耗的同時(shí)，車(chē)輛性能也大幅提升。

“減重增強(qiáng)”是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，汽車(chē)輕量化沖壓材料的發(fā)展永無(wú)止境，車(chē)身連接技術(shù)及工藝也將因此不斷優(yōu)化和革新。汽車(chē)制造商們亮出“十八般武藝”，以技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)著世界汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，誰(shuí)能笑到最后？不妨讓我們拭目以待。

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