为实现汽车车身轻量化设计打造的全新超声波焊接技术

作者:泰索迡克(Telsonic) 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-05-05
如今,汽车保险杠在确保原有保护功能的基础上,正在不断地追求轻量化设计。然而,当要求保险杠壁厚<3.0mm且需达到A级曲面标准时,传统的焊接工艺就难以兼顾A级外观要求与焊接的稳固性。另一方面,采用传统的机械冲压方法在已喷漆的薄壁保险杠上冲压开口时,冲孔周围的品质也很难达到A级曲面要求。是否有一种先进的工艺能解决这些难题呢?

车身轻量化结构设计已经成为当今汽车行业的一个重要发展趋势。轻量化不仅能降低能源消耗,还可以提升整车性能及集成度,从而降低成本、提升制造效率。然而,与趋势并存的挑战是,现有的制程工艺能否满足未来发展的需求。

以保险杠为例,作为汽车一个重要的外观件及安全件,保险杠在确保原有保护功能的基础上,也在不断地追求轻量化设计。然而,现在的技术瓶颈是,当要求保险杠壁厚<3.0mm且需达到A级曲面标准时,传统的焊接工艺就难以兼顾A级外观面与焊接的稳固性。

对此,被称为“高频摩擦焊接”的超声波扭转焊接技术提供了一种更理想的解决方案。泰索迡克(Telsonic)是一家专业提供先进专业超声波焊接技术的瑞士公司,其研发的SONIQTWIST® 工艺(扭转焊接工艺)能显著减少焊接对象不必要的振动以实现产品的有效焊接,该工艺甚至能应用于传感器等敏感组件。目前,SONIQTWIST® 工艺已经成功应用于汽车行业现有的批量化生产中。

实现传感器支架的牢固焊接

致力于汽车前端模块设计及制造的系统供应商麦格纳外饰公司 (Magna Exteriors),自 2017年开始,将SONIQTWIST®工艺应用到其采用了薄壁化技术的保险杠生产过程中。该扭转焊接工艺实现了远超400N的连接强度,从而将传感器支架稳固地固定在已喷漆的斯柯达Octavia 前保险杠上且没有在保险杠A 级曲面留下任何多余痕迹。这项工艺的焊接时间短,每焊接需200m~300ms,且能够无缝地集成到自动化系统中。不仅如此,汽车制造商和代加工生产商在采用SONIQTWIST®工艺固定传感器支架时,保险杠的材料厚度可以不受焊接工艺的制约,从而实现更薄的薄壁化,使产品获得更多更显著的优势。

瑞士泰索迡克(Telsonic)研发的SONIQTWIST®超声波扭转焊接工艺用于德国斯柯达Octavia的保险杠生产过程中,实现了传感器支架的稳固连接,且不会对已喷漆保险杠的A级曲面造成影响
德国斯柯达Octavia的保险杠生产过程中采用瑞士泰索迡克(Telsonic)研发的SONIQTWIST®超声波扭转焊接工艺,从而实现了传感器支架的稳固连接,且不会影响保险杠的A级曲面

替代传统的机械冲压、切割工艺

在汽车部件的制造过程中,部分塑胶部件需要一些冲孔用于装配其他组件,如保险杠上用于安装停车传感器和挡风玻璃雨刮器清洗系统的冲孔。如果采用传统的机械冲压方法很难使冲孔周围的品质达到A级曲面的标准,而超声波焊接工艺为此提供了一套完美的解决方案。采用了超声波工艺的冲孔在已喷漆的前后保险杠上拥有边缘整洁干净的切口且带有所需的径向压边,这使得漆层下边缘处的塑料材料得到了完美隐藏。

超声波工艺特别适合于在已喷漆的轻量化薄壁保险杠上冲压、切割凹槽。与传统的机械性冲压、切割工艺相比,超声波工艺具有多种优势包括:不损坏材料本身从而不会破坏喷漆表面;不产生切屑且切割边缘光滑整洁,也无需成本高昂的修整作业;不需要水射流之类的切割介质,同时切割件也能保持干燥整洁;切割深度可任意设定且精准。另外,超声波切割噪声小无需采取防噪措施。与激光切割相比,超声波不会产生燃烧气体,切割边缘只留有圆滑的切口而不会出现烧焦痕迹,因此采用超声波工艺的切割件无需满足特殊的质量检验评定标准。 

意大利汽车制造商兰博基尼(Lamborghini)在其新款SUV Urus的喷漆保险杠上冲压开口就采用了超声波工艺,这一工艺促使制造特殊自动化设备的意大利都灵F.T. Famat公司和瑞士泰索迡克(Telsonic)达成了深度合作为兰博基尼提供了高质量、高精度的先进加工设备,尤其是经久耐用的超声波焊头,确保在冲压复杂形状时用相对较少的力即可达到所需质量,绝不会在已喷漆需要安装传感器的塑料保险杠的外观表面留下任何多余的痕迹。

在汽车部件的制造过程中,部分塑胶部件需要一些冲孔用于装配其他组件,如保险杠上用于安装停车传感器和挡风玻璃雨刮器清洗系统的冲孔。图中所示为兰博基尼(Lamborghini)新款SUV Urus的前后保险杠需要冲压的开口
兰博基尼(Lamborghini)新款SUV Urus的前后保险杠需要冲压的开口

基于此次合作,合作伙伴F.T. Famat公司专门为泰索迡克(Telsonic)开发了一种柔性冲压系统。它能通过选择不同的超声波模组,生产、加工各种保险杠和其他部件。例如,该系统通过传感器的简单切换,分别加工Urus车型的前后保险杠、前照灯垫圈以及保险杠的其他各个部件。

除了适用于Urus保险杠的加工工艺外,作为一项实用工艺,这个采用了超声波模组的柔性系统还适合于许多其他的轻量化应用,其灵活性使得部件供应商能节省大量的设备空间和成本。

采用传统的机械冲压方法很难使保险杠上的冲孔周围的品质达到A级曲面的标准,而超声波焊接工艺为此提供了一套完美的解决方案。兰博基尼(Lamborghini)新款SUV Urus的喷漆保险杠采用了瑞士泰索迡克(Telsonic)的超声波技术进行冲压和切割
兰博基尼(Lamborghini)新款SUV Urus的喷漆保险杠采用了瑞士泰索迡克(Telsonic)的超声波技术进行冲压和切割

合作伙伴F.T. Famat公司专门为泰索迡克(Telsonic)开发了一种柔性冲压系统。它能通过选择不同的超声波模组,生产、加工各种保险杠和其他部件
合作伙伴F.T. Famat公司专门为泰索迡克(Telsonic)开发了一种柔性冲压系统

泰索迡克(Telsonic)超声波发生器采用了便捷入装控制柜且发生器能通过统一的控制系统来管理各个超声波设备通信的设计。其中一款MAG发生器支持几乎所有常用的现场总线接口(包括Ethernet/IP、EtherCAT、ProfiNet、Profibus、SercosIII、Powerlink 和Modbus RTU)。F.T. Famat公司制造的所有设备与产品可以通过网络自动下载库存和采购订单信息并自动管理产品及生产过程,泰索迡克(Telsonic)超声波系统也是该自动化系统的重要组成部分。自此,整个系统可以集成到工业自动化和工业4.0的更广泛的背景中。该系统可提供包含功能模块和编程系统等软件开发套件以用于控制编程,先进的系统在即使是最具挑战性的任务也可以得到快速开发和执行。

轻量化结构的应用减轻了汽车的重量,较少了燃油消耗降低了尾气排放,在环境保护方面发挥了非常积极的作用,未来也将会得到更多的应用。而泰索迡克(Telsonic)超声波扭转焊接工艺为轻量化结构设计的发展提供了助力,也为遵守废气排放标准奉献了一份力量。

0
-1
收藏
相关文章
/
正在提交,请稍候…