汽車(chē)設計師和制造商的首要目標是找到提升燃油經(jīng)濟性的方法,這個(gè)任務(wù)如今變得越來(lái)越復雜。美國法規要求,所有汽車(chē)制造商都要在2025年前達到54.5mpg的CAFE(企業(yè)平均燃料經(jīng)濟性)標準。這一標準要求的巨大提升,在以前看來(lái)是不切實(shí)際,也不可能實(shí)現的,但現在卻是汽車(chē)制造商必須達成的目標。
為了應對排放法規的要求并迎合消費者偏好,汽車(chē)制造商們開(kāi)展了一個(gè)“技術(shù)海嘯”(TechnicalTsunami)運動(dòng)——變革的大潮催生了許多新技術(shù)和新材料的應用,如金屬鋁、金屬鎂、碳纖維、先進(jìn)高強度鋼,以及先進(jìn)的車(chē)輛電子裝置的廣泛采用。許多新材料和新技術(shù)在汽車(chē)中的應用,都需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的維修培訓與之配合。僅在2015年,汽車(chē)制造商就推出了142款新車(chē)型,其中包括全新設計的,也包括現有車(chē)型的升級改造版。
舉個(gè)例子,與以往的車(chē)型相比,2015款福特F-150車(chē)型大量使用了鋁材料,實(shí)現減重318kg(700lb)。福特的F-150是享譽(yù)全美的暢銷(xiāo)車(chē)型之一,其使用材料的重大調整引起了汽車(chē)行業(yè)的廣泛重視。
現在,汽車(chē)架構中采用的鋁制材料越來(lái)越多,領(lǐng)先的汽車(chē)廠(chǎng)商也認識到,為了保證汽車(chē)在使用大量鋁材料后的安全性,需要可靠的制造工藝,此外還必須審慎考慮汽車(chē)維修維護方面的問(wèn)題。在這當中需要重點(diǎn)考慮鋁焊接的問(wèn)題,鋁焊接本身并不比鋼焊接難多少,但需要在許多方面采取不同的做法。
建立操作區
汽車(chē)制造商建議的最佳做法之一是,將鋁制車(chē)輛維修區與鋼材料焊接區分開(kāi)。原因是空氣中的鋼材料微粒會(huì )污染鋁材料,如果長(cháng)時(shí)間接觸水,也可能會(huì )導致腐蝕。
鋁焊接的工藝和設備
技術(shù)人員普遍采用MAG(金屬活性氣體)焊接法對鋼制車(chē)身進(jìn)行維修,這需要使用一種由75%的氬氣和25%的二氧化碳混合而成的保護氣體,即“C-25”混合氣體。
鋼焊接采用MAG保護氣體,而鋁焊接采用的是MIG氣體,這要求技術(shù)人員掌握一些新技術(shù)。
與此不同的是,鋁材料需要使用MIG(金屬惰性氣體)焊接法,保護氣體100%為氬氣,使用氬氣是因為這種氣體有助于焊接金屬表面的凈化。當焊接表面接觸到空氣時(shí),鋁材料會(huì )立刻形成一層較薄的氧化鋁。氧化鋁的熔點(diǎn)是2050°C(3725°F),遠高于金屬鋁熔點(diǎn)650°C(1200°F),因此必須將氧化鋁清理干凈,否則焊接就只能透過(guò)氧化鋁涂層進(jìn)行,這會(huì )使得焊接效果大打折扣。
采用MIG氣體進(jìn)行鋁焊接,比如搭接焊中的這個(gè)填角焊縫,應始終在與車(chē)身焊接之前進(jìn)行外觀(guān)查驗和破壞性檢查。
技術(shù)人員應使用鋁材料專(zhuān)用的焊接導電嘴,中間的焊絲通道也應更大,專(zhuān)用焊槍上應刻有“A”或“AL”的字樣。此外,鋁焊接所使用的保護氣體噴孔也必須大于鋼焊接,以便供應更大的保護氣流。
為了避免鋼材料顆粒污染金屬鋁表面,鋁和鋼材料加工也會(huì )使用不同的手動(dòng)工具。鋁材料應配有專(zhuān)門(mén)的切割工具和研磨工具,以避免與鋼材料發(fā)生交叉污染。
準備工作
在開(kāi)始焊接鋁之前,技術(shù)人員需要清除所有的表面涂層,之后再用特殊溶劑擦拭干凈,目的是清除所有的表面污染物。技術(shù)人員需要用砂紙或不銹鋼刷子清除焊接區域的氧化鋁,在即將開(kāi)始焊接操作前還需再次進(jìn)行清理。
焊接技巧
鋁焊接的技巧與鋼焊接不同,技術(shù)人員應該用“推”的方式進(jìn)行鋁焊接,而不是“拉”的方式。這種方法可以增強保護氣體的應用效果,有助于更好地將氧化鋁清除干凈。
此外,在鋁焊接中,焊絲需要與焊炬保持較遠距離,而焊炬需要離焊接表面更遠。需注意的是,技術(shù)人員應使用汽車(chē)廠(chǎng)商推薦的焊絲。
鋁焊接通常比鋼焊接需要更大的電流,并且焊接中的金屬過(guò)渡形式也有所不同。鋼焊接通常使用短路過(guò)渡法,當焊絲接觸到鋼時(shí),會(huì )發(fā)生短路和爆斷。而在鋁焊接中,最好的方法是脈沖噴射過(guò)渡,在焊珠噴進(jìn)熔池之前就會(huì )爆斷。
通常建議使用MIG脈沖噴射過(guò)渡焊接設備進(jìn)行鋁焊接操作
鋼焊接時(shí),焊炬的熱量通常會(huì )集中在一個(gè)區域,而鋁材料會(huì )將熱量傳遞到整個(gè)部件。因為鋁的熱傳遞效率更高且熔點(diǎn)更低,因此焊接動(dòng)作應該先慢后快,而焊炬在部件上移動(dòng)時(shí),速度應該更快。
為了避免鋁焊接開(kāi)始時(shí)溫度過(guò)低,技術(shù)人員需要使用引弧板(run-ontab),或具有預熱功能的設備。在焊接收尾時(shí),在金屬鋁表面往往會(huì )形成弧坑,因此技術(shù)人員需要在收弧時(shí)通過(guò)額外動(dòng)作將弧坑引至焊件外,或者使用引弧板將其引出。
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