輕量化引發(fā)的思考:未來汽車還要焊接嗎?
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據(jù)統(tǒng)計，白車身中的焊點數(shù)目高達4000~6000個之多，將各沖壓件裝配到一起的同時，還會額外增加車身重量。在現(xiàn)代車身輕量化趨勢之下，關(guān)于焊接工藝的控制手段層出不窮。比如說采用仿真分析，對焊接點進行優(yōu)化分析，在滿足車身強度的同時，減少焊接點的數(shù)目；采用增重少的焊接工藝取代增重多的焊接工藝，比如說激光焊接工藝，以連續(xù)的激光焊縫代替離散的點焊縫，可以減少搭接寬度和一些加強部件，壓縮車身結(jié)構(gòu)件本身的體積。
但是，以上只是在對現(xiàn)有的焊接工藝進行改進，真正顛覆性的改變還未到來。
近年來由于燃油危機以及環(huán)境污染等問題，車身輕量化受到越來越多的關(guān)注。特別是新能源汽車，與傳統(tǒng)汽車不同，采用了電池作為動力來驅(qū)動汽車運行，因此受到了電池重量、續(xù)航里程的制約，在車輛設(shè)計和材料應(yīng)用上，車身輕量化是車企首要考慮的問題。基于此原因，各大汽車公司紛紛推出應(yīng)對策略，希望尋求新的車身材料，達到減輕車重的目的，其中碳纖維和鋁合金是討論多的材料。
我們先來看以下案例：
2015年02月13號，福特汽車公司宣布，將與美國陶氏化學(xué)合作，研究制造創(chuàng)新性碳纖維復(fù)合材料，在未來的產(chǎn)品上用使用；
日本東麗工業(yè)與戴勒姆分別持股50.1%、49.9%成立合資公司，于2012年起生產(chǎn)碳纖維加固塑料制成的汽車零部件；
通用汽車公司和日本的碳纖維制造商帝人公司于2011年12月8日宣布，他們將共同開發(fā)碳纖維/熱塑性復(fù)合材料技術(shù)；
鋁軋制品巨頭諾貝麗斯(NovelisInc.)在全球大幅擴張汽車用鋁板的產(chǎn)能，該企業(yè)在北美、歐洲業(yè)務(wù)拓展的基礎(chǔ)上，于2014年底建成了亞洲條汽車專用鋁板生產(chǎn)線(常州)；
美國市場研究機構(gòu)Ducker的一份報告稱，盡管目前僅有1%的汽車為全鋁車身，到2025年全球?qū)⒂?8%的汽車為全鋁車身。
那么，隨著新材料的興起，傳統(tǒng)的焊接工藝是否會受到影響呢？
答案是肯定的，比如說鋁合金就因其易氧化、熱導(dǎo)率和比熱容高、線膨脹系數(shù)大、合金元素易揮發(fā)等缺點，對傳統(tǒng)的焊接工藝就產(chǎn)生了極大的挑戰(zhàn)。
近年來，在一些高端車型中出現(xiàn)了一種新的膠接技術(shù)，與傳統(tǒng)的輔助焊接手段不同，旨在以鉚接和膠接技術(shù)相結(jié)合或僅采用膠接技術(shù)，來大量減少或全面取代焊接工藝。比如說捷豹T-TYPE，全鋁車身結(jié)構(gòu)完全采用鉚接和焊接。F-TYPE的白車身重量僅為261Kg，而一般車身重量則有300Kg左右，減重了近40Kg。
由于鋁合金材料是金屬材料，在強度、塑性、重量上受到限制，采用完全膠接的方式還是比較難以實現(xiàn)的，現(xiàn)使用這種手段的車型僅有捷豹T-TYPE、路特斯Elise等車型。但是作為“可塑性”以及強度更高的碳纖維材料，這方面的難度就減小了很多。比如說配備碳纖維車身的寶馬i系列電動車，車身的粘合是通過長達160米的膠水來完成的。
2005~2014這十年間，寶馬集團從寶馬M家族車型開始逐步加大碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用，積累了豐富的研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗。而寶馬i產(chǎn)品的車身則是完全由碳纖維打造，用編織、成型、粘接工藝取代了傳統(tǒng)金屬車身的沖壓、焊接工藝。
如果說鋁合金技術(shù)是現(xiàn)在，那么碳纖維技術(shù)很有可能就是未來?，F(xiàn)在碳纖維技術(shù)存在成本高、可修復(fù)性難等問題，但這并不是不能解決。在各大車企的共同努力下，成本問題得到了一定的改善。比如說國產(chǎn)車型奕代T300，就配備了碳纖維單體殼車身，售價僅為12萬元。
又或者是陶氏汽車系統(tǒng)在碳纖維粘接解決方案上的創(chuàng)新成果——BETAFORCETM復(fù)合材料結(jié)構(gòu)膠注射粘接技術(shù)。該技術(shù)是通過調(diào)整開放時間和周期時間等參數(shù)，在不影響機械性能的條件下按照客戶的特殊生產(chǎn)要求進行定制結(jié)構(gòu)膠，幫助客戶提高其裝配效率。應(yīng)用注射粘接技術(shù)，碳纖維部件得以更廣泛地應(yīng)用于多種材料的裝配，有效支持汽車制造商的輕量化策略。該技術(shù)現(xiàn)已成功應(yīng)用于寶馬集團推出的寶馬7系中(2016款)。
以上，車身輕量化是大趨勢，在這種趨勢下引發(fā)的對各種新材料、新工藝的研究層出不窮，傳統(tǒng)的白車身焊接工藝必將受到車身輕量化潮流的影響，或許真有某，連普通民用車的白車身都不會采用。
