铝点焊在汽车上的运用

1.引言
1 汽车轻量化及铝车身发展趋势

随着汽车保有量的持续增加，环保和节能减排问题尤为凸显，汽车轻量化设计势在必行。汽车轻量化是指在保持汽车原有的性能不受影响的前提下实现汽车重量的减轻。既要有目标地减轻汽车自身的重量，又要保证汽车行驶的安全性、耐撞性、操控性及舒适性，同时还需保证成本不会增加或少量增加。
目前，汽车轻量化主要可以通过结构优化、轻质材料的替代应用、制造成形工艺的升级以及先进连接技术的应用等四大途径来实现，见图1-1。


图1-1 汽车轻量化途径

在汽车的整备质量中，车身的重量占了四分之一以上。现有汽车车身一般由金属材料（主要为钢板）经过冲压、焊接等方式生产而成。在上述轻量化途径中，轻质材料的替代使用是一种最直观的方案，消费者可以看得见摸得着。比如你将汽车的前机盖从铁制换成了铝制或碳纤维，顾客在开启机盖时就可以直观体验到。车身轻质材料的主要技术路径包括超高强钢（含热成形）、铝合金、复合材料玻纤碳纤等。宝马等欧系车主要是采用碳纤维来替代，美系（如特斯拉、F150）应用最大的则是全铝车身。图1-2为宝马新7系上的碳纤维加强部件。


图1-2 宝马新7系上的碳纤维

碳纤维复合材料密度小，强度高，是目前应用的轻质材料中减重效果最为显著的，但其成本相对较高。所以，对于国内车型来说，车身的铝合金化是材料替代途径中最适合的方案，没有之一。目前，蔚来汽车、爱驰汽车等造车新势力也都在尝试做全铝车身。图1-3为蔚来汽车车身铝合金部件展示。


图1-3 蔚来ES8车身

目前，铝合金在国内汽车车身上的应用情况如下表1-1所示：



2 铝车身连接技术

根据轻量化车身材料及位置的不同，相应的连接技术也有所不同，目前比较常用的轻量化连接技术为激光焊接、自冲铆、铝点焊及粘接技术。各种连接技术的简单示意和中英文简称如图1-4所示。


图1-4 轻量化连接技术