推進(jìn)整車輕量化進(jìn)程，盡顯激光技術(shù)的安全分寸

引言

“汽車輕量化”的意義不只是簡單的減重，而是在保證汽車安全性和品質(zhì)的前提下，將更多的新材料新結(jié)構(gòu)和新工藝用在汽車的功能件上，不僅使性能更加優(yōu)異，同時(shí)使重量更輕，對于焊接工藝要具備可靠性和安全性。
—— IPG應(yīng)用部經(jīng)理，張婧博士

汽車輕量化進(jìn)程及應(yīng)用趨勢

整車設(shè)計(jì)的考量
安全丨安全要求持續(xù)提升
排量丨油耗/排放要求提高
性能丨整車性能要求提升

輕量化設(shè)計(jì)



輕量化途徑
輕量化材料：高/超高強(qiáng)度鋼,鋁,鎂,復(fù)合材料
改設(shè)計(jì)及連接工藝實(shí)現(xiàn)減重
EV

激光焊接特點(diǎn)
激光焊熱量集中
=> 適于焊接對熱輸入敏感的高強(qiáng)度材料(高強(qiáng)鋼, 鋁合金)
=> 薄板材料焊接變形小

單面焊接工藝&焊縫尺寸小
=>工件尺寸減小
=>可減小甚至取消法蘭(板/管)
輕量化設(shè)計(jì)

光纖激光在汽車白車身上的應(yīng)用



高強(qiáng)度鋼——激光焊拼焊板

不同強(qiáng)度、異厚度板組合焊接后沖壓

在撞擊區(qū)域具有最高強(qiáng)度最低塑性，在撞擊緩沖區(qū)具有更低強(qiáng)度，高塑性

通過使用AHSS激光拼焊板，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重>20%



高強(qiáng)度鋼管/框架結(jié)構(gòu)焊接

單側(cè)焊接，施焊容易（vs RSW）

低熱輸入= 焊后性能優(yōu)（相比弧焊）





高強(qiáng)度鋼——激光側(cè)圍焊接

34 道遠(yuǎn)程激光焊縫，側(cè)圍內(nèi)板
材料包括DP800, DP1000, Boron Steel

側(cè)圍外板，單側(cè)79 道焊縫



鋁合金激光焊接應(yīng)用及優(yōu)勢

By 2025 EPA mandate deadline, 預(yù)期25% 的車身及覆蓋件為鋁；閉合件(門, 引擎蓋,行李箱) 對鋁的應(yīng)用最前端

高焊接速度+小熱輸入
白車身常用鋁合金：5系，6系，鑄件
更短的近IR波長，高的功率密度
一些鋁適于自熔焊，一些要求填絲避免熱裂紋的產(chǎn)生

Cadillac CT6 鋁合金行李蓋
鋁合金焊接，A等級表面-激光填絲焊
取消了焊后邊緣修飾遮蓋電阻焊焊點(diǎn)工序
光纖激光在汽車零部件上的應(yīng)用

1粘性阻尼器



2同步環(huán)



3太陽輪、齒圈



4行星齒輪架



5飛輪



6差動齒輪



過去的零部件很多都是用二氧化碳激光加工，現(xiàn)在固體的激光器取代二氧化碳，這是零部件焊接的一個趨勢，特別是對于北美市場很多新的燃油傳動裝置開始慢慢進(jìn)入市場，會考慮用一些新的更經(jīng)濟(jì)更可靠的方法取代原有設(shè)備。IPG通過大量驗(yàn)證最終得出采用光纖激光器取代二氧化碳不但可以得到非常可靠的焊接質(zhì)量，而且取消了氦氣保護(hù)步驟，極大的節(jié)省了成本。



這些部件看起來似乎比較簡單，因?yàn)椴皇卿X、鎂或者復(fù)合材料等比較新型的材料，但其實(shí)傳動系統(tǒng)的材料也是不斷在升級的，越來越多的高合金元素，甚至滲碳或者滲碳氮部件用于這些零部件中，所以說焊接的時(shí)候，裂紋的敏感性還是非常高，IPG針對這些裂紋的敏感性比較高的部件也有自己相應(yīng)的技術(shù)，比如光纖配置，還有在焊接擺動頭方面，都會采取比較好的配置。

光纖激光在汽車座椅上也是一個重要的應(yīng)用，座椅在汽車的安全等級里面是十級，它對焊縫的可靠性，還有工藝的魯棒性要求，都是非常高。

動力電池光纖激光焊接應(yīng)用



除車身外，動力電池方面IPG有比較成熟的案例，每個應(yīng)用都有相應(yīng)的款型去推薦。硬包電池的防爆閥、極柱、軟連接，殼體封口，注液孔，模組，都有相應(yīng)的推薦配置。軟包電池相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)沒有特別出臺，IPG在北美也成立了專門的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，差不多在今年的第三季度可以拿到相應(yīng)的測試和標(biāo)準(zhǔn)，這樣的話可以可以更好的服務(wù)于國內(nèi)電池客戶。

更多汽車應(yīng)用案例
2018 上海汽車裝配展
7月4-7日，上海新國際博覽中心
IPG展位號：E2-E20