汽車白車身中雷射拼焊板的沖壓工藝研究

2022-11-11 12:18:04 字數 3458 閱讀 7876

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沖壓工藝研究

江淮汽車股份****技術中心(安徽合肥

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崔禮春雷射拼焊技術可將經不同表面處理、不同鋼種、不同厚度的兩塊或多塊鋼板通過雷射焊接方法,自由組合使之成為乙個毛坯件,汽車廠直接使用此毛坯件沖壓成零部件。因其具有自由組合,類似「裁縫」的性質,故該項技術剛推出,便將此類鋼板稱為拼焊板

拼焊板已被各大汽車廠廣泛應用於車身主要零部件的製造,包括前後車門內板、前後縱樑、側

整車安全使用效能。⑥結構耐蝕性能得到提高。由於不再需要加強板,也沒有搭接縫,提高了部件的耐腐蝕性能,同時也減少了密封措施的使用。

1.雷射拼焊板應用現狀

從20世紀80年代中期開始,拼焊板作為新技術,在歐洲、美國、日本得到了廣泛的關注。拼焊板工藝主要為汽車行業進行配套服務,尤其在車身零部件生產、製造和設計方面,使用拼焊板體現出巨大的優勢。目前,無論試驗室還是汽車製造廠的

圍、地板、車門內側的/c立柱、輪罩、尾門內板及前擋板等。目前,拼焊板的應用已經由最初的

實踐經驗,均證明了拼焊板可以成功地應用於製造汽車車身。1985年,奧迪車身上成功採用了全球第

一獲得寬度較大的薄板,發展到了使用非均厚拼焊板和非均質拼焊板。

塊雷射拼焊板。9o年代歐洲、北美、日本各大汽

在生產、製造和設計方面,雷射拼焊板有著巨大的優勢:①汽車零部件數量的減少,以及隨之而

車生產廠開始在製造車身時大規模使用雷射拼焊板技術。近年來該項技術在全球新型鋼製車身設計和

製造上獲得了日益廣泛的應用,賓士、寶馬、通用

來的生產裝置和製造工藝簡化,車體結構精度及生產效率大幅提高,降低了整車製造及裝配成本。②在汽車結構件的應用中,使用雷射拼焊板,消除

等各大汽車生產廠相繼在車身中採用了雷射拼焊板技術。

在國內,如上海大眾、一汽大眾都應用了拼焊板的成形技術。國內生產的轎車如馬自達、皇冠、帕薩特b5、波羅、奧迪c6、寶來、別克、賽歐及雅閣等都採用了雷射拼焊板技術。上海大眾聯合發

了使用多餘加強件的需要,從而帶來整體車身重量的降低。③通過在結構件的特定部位有選擇性地使用高強度材料,將各種各樣的鋼板得到合理組合,從而使材料的利用率大幅提高。④產品精度得到提

高,降低了零部件的製造及裝配公差。由於產品的不同零件在成形前通過雷射焊接工藝焊接在一起,

展公司和阿賽洛集團共同投資組建的「寶鋼阿賽洛雷射拼焊公司」於2004年11月正式投產,引進了應用於汽車行業的雷射拼焊生產線,使國內汽車雷射拼焊板依賴進口的局面得到改觀。

具有整體成形的優勢,因而提高了產品精度,這將降低汽車雜訊,減少整體裝配缺陷。⑤結構功能得到提高。雷射拼焊板是根據汽車零部件不同效能要求而拼焊在一起,因此可以通過不同板料與厚度的

2.我公司雷射拼焊板的工藝分析與應用

和悅、和悅rs車型是我公司的戰略車型,是

有效優化組合,使零部件在結構上合理分配,整車結構強度有效提高,碰撞效能得到改善,從而保障

為豐富公司乘用車產品線全力打造的兩款b級新車型,也是目前公司僅有的採用雷射拼焊板技術的

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開展雷射拼焊板的沖壓成形及其成形關鍵技術的研究,對於提高我公司汽車製造技術水平以及未來的發展有著舉足輕重的現實意義,經分析彙總,目前我公司主要研究方向如下。

一是雷射拼焊板應用範圍的推廣。據統計,在

目前的新車身結構件設計中平均每輛車有2~3件使用雷射拼焊技術。在汽車白車身結構件中,越來越

多的汽車零部件都使用了雷射拼焊板。尤其對於那些**比較昂貴的轎車,在其車身設計中使用了更多的拼焊板。目前,我公司僅有兩款量產車型,共

計10個沖壓件採用了該項技術,與國內外其他廠家相比,起步較晚。沖壓件型別也只有門內板和前縱樑兩款。因此,大力推廣雷射拼焊板的應用範圍是我公司的重要任務之一。

考慮在後續車型中將雷射拼焊板應用於a/b/c ̄、地板、側圍等沖壓件,尤

其是高階車型,以達到減少成本,降低車身重量等

目的。二是對拼焊板成形過程中焊縫位移規律以及焊縫處的fld(成形極限圖進行研究分析。焊縫的位移及fld是成

形過程中,雷射拼焊板區別於其他板材的特有問題。因此,對其進行深入研究,掌握其變化規律,對於該項技術的推廣應用具有重大意義。

經研究發現,在弱側母材佔較大比例的情況下,焊縫離板料中心越遠,越接近於弱側母材,其成形效能越好;在焊縫處於板料中心位置或強側母材佔較大比例時,變形過程中會出現區域性應力分布

不均而導致弱側母材破裂失效的現象。因此,為了保證拼焊板的成形性,焊縫的方向不宜平行於主應變方向,且使較厚或強度較高一側金屬有更多的變形,從而能夠避免厚度較薄、強度較弱一側金屬的區域性集中變形。

目前,控制焊縫的主要方法包括以下3種:(1)改變模具壓邊力法

採用台階式、軟性

橡膠和組合式壓邊圈。組合式壓邊圈既可避免法蘭

面起皺,又可靈活調整壓邊力,以控制焊縫位移。

(2)布置拉延筋法

布置拉延筋以調整拼焊

板沖壓成形過程中的強側和弱側材料流動,從而抑制焊縫位移。此外,坯料形狀和非線性焊縫也對焊縫移動控制起到一定的作用。

(3)夾持焊縫法

該方法是採用附加的裝置

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直接對拼焊板焊縫施加作用力,以抑制其位移的方法。主要有墊片夾緊法和液壓夾緊法兩種。前者是在下模上使用墊片與對應的凸模部分實施夾緊的方法,該方法需要焊縫在沖壓過程中位於最高點。

而後者是採用在凸凹模上分別安裝液壓缸以夾緊焊縫

的方法,允許焊縫處於零件曲率的任何位置,不必侷限於凸模的頂點,具有更廣的適用性。液壓夾緊法可以有效地抑制拼焊板成形過程中開裂的產生,

並且使得薄板和厚板的變形更加均勻。

掌握焊縫位移規律同時結合有限元軟體對拼焊板成形過程進行模擬分析,**成形缺陷,優化工

藝引數,指導實際生產,是該項技術在我公司推廣應用的主要研究方向之一。

制定完善的雷射拼焊板使用要求。和悅及和悅rs專案為我公司首次引入雷射拼焊板,由於缺乏

經驗,使用初期,出現過開裂、起皺、回彈和焊縫撕裂等工藝缺陷,除了受工藝設計、模具結構、工具機引數及坯料尺寸形狀等因素影響外,坯料本身材質及焊縫效能也是影響最終沖壓件狀態的重要因素

之一。為加強對坯料狀態的確認,使該項技術經驗

得到固化,並對我公司後續車型該項技術的使用起

到規範作用,需制定並不斷完善雷射拼焊板使用要求。該使用要求主要包括:焊縫形狀要求,質量要

求,狀態要求,以及坯料堆垛要求等方面,以便從源頭上確保雷射拼焊板在生產除錯中的順利使用。

4.結語

(1)雷射拼焊板是近年來在****出現的

一項新興技術,具有減少汽車零件數量,降低車身

重量,提高材料利用率及車身安全性等優勢,****對於雷射拼焊板的大量應用是當今時代發展的必然趨勢。

(2)在和悅及和悅rs兩個專案中,通過工藝審查階段對雷射拼焊板成形過程的cae模擬,以及現場除錯階段對模具結構和坯料尺寸的調整,從而優化了焊縫位置,提公升了沖壓件品質,減小了坯料尺寸,獲得了狀態理想的沖壓件。

(3)未來我公司雷射拼焊板的研究分析應從該項技術的使用範圍推廣,焊縫位移規律,焊縫處fld,以及雷射拼焊板使用要求的制定等三個方面著手。mw

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