焊接结构轻量化技术

奥迪A8、捷豹XJR等高级轿车都采用铝车身。2015年福特F-150皮卡车也采用铝合金车门、发动机罩、侧柱、底板等，组装采用了胶和铆钉。但这种组装方法有两个问题：铆钉枪的使用范围有限；铝结构很难与超高强度钢连接。为此，采用了氩弧焊、激光焊接、激光电弧复合焊和搅拌摩擦焊（FSW）等方法以解决上述问题。

本田汽车使用的搅拌摩擦焊技术能够减轻汽车质量，且焊接过程中的用电量也降低了约50%。另外，该焊接技术使子支架和悬架的安装点在结构上都有少许变化，其中，安装点的刚度增加了20%。该技术还能够实现两个铝构件的焊接。

通用汽车公司使用的可适应点焊技术主要用于铝板、冲压铝结构和铸铝结构，因为公司专用的多环圆顶电极头能够破坏材料表面的氧化物而使焊接更结实。该技术适用于厚度达4mm的材料，且只需要在原有的生产设备上做微小变化。

开发了利用冷喷涂技术使焊接位置的填充材料沉积下来技术。该技术在焊接之前使用，随后也可以使用在不需要保护气体的远程激光焊接高速处理过程。焊接结果表明，焊接结构几乎无焊缝。

在冷喷涂过程中，温度远低于熔点，使用超音速压缩气体流使粉末粒子（10～50μm）加速到较高速度；粒子会产生极高且快速的塑性变形，破坏所有金属表面的氧化物薄膜；在较高的局部压力下，金属表面之间能够更贴合，完成焊接准备工作并快速建立沉积材料层。这样，沉积材料的沉积效率可达90%以上。冷喷涂过程中，不需要高的热负荷就可以使材料沉积，并可在低孔隙度和低氧含量下产生涂层。

刊名：Welding Materials technology（英）

刊期：2015年第5期

作者：Michael Miles

编译：赵唤