汽车铝合金保险杠横梁用材及焊接工艺装备

文章来源:汽车材料网 发布时间:2020-03-19
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保险杠横梁在高速正面碰撞发生时,必须保证自身不会断裂并能有效连结车身的两根纵梁,把碰撞的大量动能传递给两根纵梁,由纵梁将碰撞能量分成若干小的能量流被单个板金零件吸收,从而确保驾乘人员的生存空间。
保险杠横梁在高速正面碰撞发生时,必须保证自身不会断裂并能有效连结车身的两根纵梁,把碰撞的大量动能传递给两根纵梁,由纵梁将碰撞能量分成若干小的能量流被单个板金零件吸收,从而确保驾乘人员的生存空间。而且,需要最大限度地优化整车的破坏性和可维修性,降低低速碰撞的维修成本,并在不危及乘员安全的条件下提高车辆的整体性、防撞性,以及满足其他相关法规的要求。  

图1 前碰撞能量吸收与分散路线示意图

保险杠横梁的作用和技术要求
保险杠及其横梁的作用和技术要求有:
(1)当车辆与行人发生碰撞事故时,最大限度的减轻对行人的伤害;
(2)当车辆发生低速碰撞时,保护冷却系统等部件,确保汽车的前纵梁不会发生变形,降低车辆的修复成本;
(3)前保险杠横梁的作用是将碰撞中产生的能量能尽可能均匀地传递到车身结构的吸能零件,并确保前纵梁压溃后内侵量不能过大。
(4)前保险杠横梁是车辆约束系统的控制单元(ECU)最先感知车辆碰撞减速度的部件,横梁的强度对 ECU 判断安全气囊点火时刻具有重要的意义。
随着乘用车保险杠研究的进一步深入,各国先后制定了保险杠的相关法规。轿车保险杠系统相关法规的实施情况各国间有所不同,美国和加拿大均为强制性的法规,而其他国家(如欧洲诸国)则属于非强制性的法规,具体情况见下表。
保险杠的各种法规及试验内容

保险杠横梁的结构及典型用材
目前高端豪华品牌车型大多数采用铝合金保险杠横梁,不过近年来,一些中端车型为实现轻量化,其保险杠横梁也开始采用铝合金材料。可以预见,随着油耗和排放限值的逐渐提高,车身轻量化设计的趋势将更为明显。保险杠横梁作为车身结构中相对并不太复杂的组件,铝合金将很可能成为未来保险杠横梁的主流用材。
目前,铝合金保险杠横梁典型截面形式有:“日”、“口”、“目”、“田”字形结构。这种薄壁且中空的结构,不仅重量轻、强度高、抗冲击性好,而且挤压成形的工艺可实现性能好,近几年在汽车上应用广泛。如:宝马F45,荣威950,江淮和悦A30、瑞风M4、瑞风S7,广汽菲亚特K4,吉利CK-2、LC-2,长安CX30、C204、C206,北汽C33DB,标致508,奥迪A3,雪铁龙C5等。

图2 不同铝合金保险杠横梁的截面结构

经调研,目前目前A、B级乘用车前保险杠横梁多采用钢制材料,一些小型新能源车选择铝合金材料;C级及以上的车铝合金前保险杠横梁应用增多。

图3  2010年后上市的国内外各级别车前保横梁的选材情况

(数据来源:中国汽车材料网《车身系统新材料新工艺研究报告》)
铝合金保险杠横梁的工艺过程及装备
由铝合金型材加工生产该铝合金保险杠横梁大致过程是:根据保险杠横梁的尺寸采用高速锯切机对铝合金型材进行锯切;然后根据产品设计的弧度,将锯切后的铝合金型材在弯曲成型的模具中进行压弯成型;单个零件部件加工完成以后,再对其进行时效处理,以保证铝合金的强度和耐蚀性能;最后采用钨极氩弧焊将单个零件焊接组装在一起。

图4 铝合金保险杠横梁的典型工艺过程

铝合金焊缝质量的控制是影响保险杠性能关重要的因素。质量缺陷可以带来碰撞性能不足等问题一个好的焊接装备工作站是质量保证的前提。

案例分享
广汽汽车保险杠横梁的焊接案例,见下图!


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