新型鋼制多層結構復合材料

新型鋼制多層結構復合材料

汽車的制造成本、質量和性能是汽車設計的3個主要因素。在滿足所需的駕駛性能和安全標準的前提下，盡可能減輕汽車質量和降低汽車成本。目前，常采用輕量化材料替代傳統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、纖維增強聚合物等。但是，這些輕量化材料成本較高，且傳統具有成本效益的電阻點焊技術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，需要開發出能夠應用電阻點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合作，開發出了一種新型鋼制多層結構復合材料（被稱之為LITECOR），該材料結合了鋼強度高和聚合物質量輕的優點，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焊實現焊接。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，能夠對其力學性能進行調整。利用電阻點焊對LITECOR進行焊接時，由于聚合物芯層具有不導電的特性，因此需要對傳統的電阻點焊進行改造。將與薄鋼板相同的材料制造成焊接鉚釘，在LITECOR板件需要焊接處進行沖孔處理，焊接時利用焊接鉚釘的導電性實現板件的熔合焊接。為了盡可能減小電阻點焊產生的熱影響區，防止對聚合物芯層產生影響，將電阻點焊的焊接時間設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的焊接性能進行驗證。驗證結果顯示：①通過使用改造后的電阻點焊，單個點焊點承受的最大剪切力為2.1～2.8kN，能夠滿足汽車行業焊接強度要求；②與鋁合金材料相比，新材料質量增加了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