新型鋼制多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料

新型鋼制多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料

汽車的制造成本、質(zhì)量和性能是汽車設(shè)計(jì)的3個主要因素。在滿足所需的駕駛性能和安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡可能減輕汽車質(zhì)量和降低汽車成本。目前，常采用輕量化材料替代傳統(tǒng)鋼制材料用于汽車零部件的制造，常用的輕量化材料包括鋁合金、鎂合金、纖維增強(qiáng)聚合物等。但是，這些輕量化材料成本較高，且傳統(tǒng)具有成本效益的電阻點(diǎn)焊技術(shù)也不再適用于這些新材料的焊接，需要采用成本較高的攪拌摩擦焊、激光焊接等。因而，需要開發(fā)出能夠應(yīng)用電阻點(diǎn)焊且具有良好成本效益的輕量化材料。

德國蒂森克虜伯歐洲鋼鐵公司和德國大眾汽車集團(tuán)合作，開發(fā)出了一種新型鋼制多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料（被稱之為LITECOR），該材料結(jié)合了鋼強(qiáng)度高和聚合物質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，同時與鋁合金材料相比具有較低的成本，并能夠利用改造后的電阻點(diǎn)焊實(shí)現(xiàn)焊接。LITECOR包含聚合物芯層和薄鋼板覆蓋層，通過改變不同聚合物芯層和薄鋼板的厚度，能夠?qū)ζ淞W(xué)性能進(jìn)行調(diào)整。利用電阻點(diǎn)焊對LITECOR進(jìn)行焊接時，由于聚合物芯層具有不導(dǎo)電的特性，因此需要對傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊進(jìn)行改造。將與薄鋼板相同的材料制造成焊接鉚釘，在LITECOR板件需要焊接處進(jìn)行沖孔處理，焊接時利用焊接鉚釘?shù)膶?dǎo)電性實(shí)現(xiàn)板件的熔合焊接。為了盡可能減小電阻點(diǎn)焊產(chǎn)生的熱影響區(qū)，防止對聚合物芯層產(chǎn)生影響，將電阻點(diǎn)焊的焊接時間設(shè)定為一個極短的時間，只需要保證焊接鉚釘能夠與薄鋼板覆蓋層緊密連接，但焊接時間的取值還需要根據(jù)薄鋼板覆蓋層的厚度來確定。采用0.4mm厚的塑膠聚乙烯/尼龍（PE/ PA）作為聚合物芯層、涂布鋁硅涂層的0.25mm厚22MnB5作為鋼薄板覆蓋層，對LITECOR的焊接性能進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果顯示：①通過使用改造后的電阻點(diǎn)焊，單個點(diǎn)焊點(diǎn)承受的最大剪切力為2.1～2.8kN，能夠滿足汽車行業(yè)焊接強(qiáng)度要求；②與鋁合金材料相比，新材料質(zhì)量增加了10%，但是成本卻下降了30%。

刊名：Weldinginthe World（英）

刊期：2017年第61期

作者：NielsHoltschke

編譯：陳丁躍