铝合金在车身上的应用

焊接接头形式
对接和搭接

对接装配间隙应小于材料厚度的15 % ，且要远小于激 光在工件表面光斑尺寸。 搭接时，装配间隙应小于材料厚度的25 %。

结论：对接这种拼焊工艺，吸收率大，光束在拼接处人 工制孔，在小孔内来回折射，增大了激光吸收
铝合金激光焊接接头缺陷及防止措施
气孔 形成原因：被铝吸附的气体在加热过程中 溶解度增大，冷却过程中溶解度又急剧降 低(如氢) 来不及析出导致的；低熔点、高 蒸汽压合金元素烧损,,这样熔池金属波动,小 孔不稳定,也会使气孔生成。 措施：表面清理，防潮；保护气体等
铝合金的焊接特点


(3)线膨胀系数大。铝的线膨胀系数约比钢大2 倍，凝固时 体积收缩率达6.5% ～6.6% 。因此，在此条件下焊接时易 产生较大的焊接应力和变形，或在脆性温度区间内导致热 裂纹。生产中常采用调整焊丝成分的方法防止裂纹的产生。 (4)容易形成气孔。焊接接头中的气孔是铝合金的焊接中易 产生的另一个常见的缺陷，氢是熔焊时产生气孔的主要原 因。铝及铝合金的液体熔池很容易吸收气体，高温下溶入 的大量气体，在焊后冷却凝固过程中来不及析出，就聚集 在焊缝中形成气孔。弧柱气氛中的水分，焊接材料及母材 表面氧化膜吸附的水分都是焊缝气体中氢的主要来源，因 此焊接前必须严格清理，并合理选择焊金属加工工艺防止 气孔的产生。
焊后清理
焊后留在焊缝及邻近的残存熔剂和焊渣，需要及时清 理干净，否则在空气、水分的作用下残存的熔剂和焊渣会 破坏具有防腐作用的氧化铝薄膜，而激烈地腐蚀铝件。因 此，焊后应随即清除工件上残存的熔剂和焊渣。 对于要求高的焊缝接头采用的清渣方法和步骤：在热 水中用硬毛刷仔细洗刷焊接接头；在温度为60 ～80℃左 右，浓度为2 ～3 的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中侵洗约 5 ～l0 分钟，并用硬毛刷仔细洗刷；在热水中冲刷洗涤； 在干燥箱中烘干或用热空气吹干，也可以自然干燥。对于 要求一般的焊缝接头，可以采用热水冲刷或蒸气吹刷等较 为简单的方法清理。
激光焊接车身
铝合金的焊接特点


(1)极强的氧化能力。铝合金与氧的亲和力很大，在空气 中极易氧化, 并在其表面生成致密的、厚度约为0.1mm 氧 化膜, 其熔点极高( 约2050℃)、密度大，属于难熔物质, 焊接时会阻碍金属之间的良好结合，导致未焊透、焊缝夹 渣、不熔合现象, 由于氧化膜吸附大量水分，容易使焊缝 产生气孔。 (2)较大的导热系数和比热容。铝及铝合金的导热系数、 比热容都很大，约比钢大一倍多，所以，在焊接过程中大 量的热能会被迅速地传导到基体金属的内部和释放到周围 的空气中去，因此焊接时，必须采用能量集中、功率大的 热源，有时需采用预热等工艺措施。经验表明：焊接铝合 金时，要输入比焊接钢时大2 ～4 倍的焊接热，才能达到 与钢相同的焊接速度。
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铝合金激光焊接接头缺陷及防止措施

铝及铝合金激光焊接裂纹 原因：结晶裂纹是焊缝金属结晶时,在柱状晶边界 形成Al2Si 、Mg2Si 、Al2Mg2 Si 等低熔点共晶导 致。 措施：采用填充金属方法可有效避免热裂纹。如： 采用高Mg 含量的Al2Mg2Zn 焊丝焊接低Mg 含量 的Al2Cu2Zn 合金; 用Al25 %Si焊丝焊接 Al2Cu2Mg 合金板,很好地控制了热裂纹。
激光焊的工艺特点
◆能量密度高，可焊接难加工材料； ◆焊接质量高，焊深大，焊缝组织细密； ◆热影响区和变形区小；可焊接物理性质相差较大
的不同材料；
◆无接触加工； ◆高柔性，与CAD/CAM组成多功能激光加工系统：
激光焊接基本原理
原理：利用功率密度很高的激光束聚焦工件表面， 使辐射作用区的金属烧熔粘合而形成焊接接头。
检查和试验
为了保证点焊的质量，要制定并遵守正确的 焊接程序和焊接规范，在生产过程中，还要有常 规的检查程序。焊接参数要周期性地进行检查， 用与工件相同材质和厚度的试样，像工件一样进 行焊接来核实焊机的调整是否正确；通过目视来 确定电极粘连、表面烧熔、裂纹、滑移和过大的 压痕等缺陷，这是主要的检查方法。还可用塞尺 来确定板材的分离情况；通过放大( 小于1O 倍) 的宏观检查来确定焊点直径和焊透情况。
铝合金在汽车上应用实例
雷诺的发动机罩，车顶和车门板都使用铝 合金。 奥迪A2、A8、捷豹的XJ用铝合金来制造车 身前部的结构件和外部板件。 宝马5系列的前围前罩板，是用5000型铝镁 合金制造的 。

铝合金的焊接方法
铝合金的焊接方法很多，须根据铝合金的牌号、焊件 的用途和工作环境、产品结构、生产条件以及焊接接头质 量要求等因素加以选择。常用的焊接方法有：气焊、焊条 电弧焊、脉冲氩弧焊、电渣焊、铆接、等离子弧焊和激光 焊等。 近年来, 国内外学者提出了几种铝合金焊接新技术, 这 些技术较好地解决了MIG 焊、TIG 焊以及电阻点焊焊接铝 合金所带来的热变形大、焊接效率低等缺点, 因此在汽车 制造业中得到了广泛应用。主要介绍了用于铝合金焊接的 激光焊在汽车制造中的应用。
铝合金的焊接特点


(5)高温下的强度和塑性低。铝合金焊接接头强度低于 母材，即有软化现象。焊接接头力学性能较难保证， 抗拉强度低，塑性不足，是铝合金应用的一大障碍。 (6)加热时无色泽变化。铝合金从固态变为液态时，无 明显的颜色变化，给焊接操作带来困难。
激光焊接铝合金技术必要性： 热输入少，能量密度集中，热影响 区窄，变形小，获得较大熔深的特点
铝合金在车身上的应用 ——焊接工艺方面
铝合金在汽车应用的优势
车身轻量化的研究是现代车身设计的一大主流。 当前，节能、环保、安全、舒适、智能和网络是汽车 技术发展的总趋势，尤其是节能和环保更是关系人类 可持续发展的重大问题。因此，降低燃油消耗、减少 向大气排出CO2和有害气体及颗粒已成为汽车界主要 的研究课题。减小汽车自身质量是汽车降低燃油消耗 及减少排放的最有效措施之一。 目前，车身轻量化发展主要有两个方向，一个是 优化汽车框架结构；一个是在车身制造上采用轻质材 料。而铝合金在汽车上的应用就是考虑了第二个方向。