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  • 世強
    金屬加工技術

    汽車行業痛點:大勢所趨的輕量化技術

    轉載 :  zaoche168.com   2022年04月25日

    汽車行業在發展的過程中,面臨著各種各樣的技術問題,隨著“雙碳”等戰略的提出,在保證汽車的安全性能之外,節能、環保也成為了汽車產業發展中最不可忽視的問題之一,汽車輕量化是節約能源和降低汽車排放量的重要方法和途徑。使用輕質金屬和合金以及工業化材料代替傳統鋼化材料,同時使用更加先進的3D打印技術以及激光切割更工藝,使得汽車在向著輕量化不斷進化,同時,解決在汽車輕量化過程中的痛點問題也成為了汽車行業需要努力的方向之一。

    痛點一:鋁合金焊接難點大,對焊接材料要求高

    鋁合金由于重量輕,強度高,耐腐蝕性好,無磁性,成型好及低溫性能號等特點背光方應用于焊接結構中,隨之而來的,就是要求嚴苛的焊接難點。

    鋁合金焊接有幾大難點:①鋁合金焊接接頭軟化嚴重,強度系數低;②鋁合金表面易產生難熔的氧化膜;③鋁合金焊接容易產生氣孔;④鋁合金焊接易產生熱裂紋;⑤線膨脹系數大,易產生焊接變形;⑥鋁合金熱導率大(約為鋼的4倍),相同焊接速度下,熱輸入要比焊接鋼材大2~4倍。這些焊接難點都在對焊接材料向高強、高韌、低硫磷及節能環保方向不斷施壓。

    相應的就要采取措施,做到表面預處理,減少光斑尺寸,改變焊接結構;調整激光功率波形,減少氣孔不穩定塌陷,調整脈沖波形,控制熱輸入;在焊接時加入低沸點合金元素,形成小孔,提高焊接牢固性等等。新興技術的不斷形成改善了焊接過程的穩定性,提高焊縫質量,最終達到想要的效果。

    痛點二:3D打印材料難匹配,與汽車行業契合度仍有局限

    汽車制造是人類大規模工業化、標準化、自動化的標桿性行業之一,從廣泛應用的角度看,目前3D打印增材技術與該行業的契合仍有局限:諸如如何導入基于增材的設計和制造理念、如何發揮增材的定制化一體化等優勢以降低成本和提升單位產能、增材的材料如何滿足長期的功能性要求、如何將增材工藝流程作為自動化的一個環節引入到現有的條線之中等等。 因此,未來的增材制造技術,尤其是可以在汽車制造中深入拓展的增材技術,一定會在某些角度突破上述瓶頸從而開創行業應用的新局面??赡苁切碌墓δ苄圆牧?、可能是人工智能支持的新型算法和自動化設計、可能是增減材復合的新技術、可能是在增材全流程實現工業自動化的新平臺等等。

    3DSystems提供的與增材相關的軟硬件解決方案,包括逆向工程、基于增材的創新設計、不同種類的增材技術、面向多元化功能要求的增材材料等等,都致力于解決3D打印增材制造

    痛點三:激光切割效果不良,需突破關鍵共性技術

    在汽車行業中,激光切割加工用不可見的光束代替了傳統的機械刀,具有激光切割的精度高,切割速度快的特點,不局限于切割圖案限制,自動排版節省材料,且切口平滑,加工成本低,激光切割設備在汽車行業中的應用也在逐漸替代傳統金屬切割工藝。

    隨著激光切割技術應用的迅速普及,市場空間不斷拓寬。我國數控激光切割技術裝備的發展重點主要應關注以下領域:開發高速高精數控激光切割設備;開發高精度三維激光切割設備;開發大幅面厚板激光切割設備;開發特種行業專用激光切割設備。

    因此,數控激光切割需突破的關鍵共性技術主要包括以下幾個方面:1.激光切割機機械結構設計與驅動技術;2.激光切割機數控技術;3.高功率激光光束傳輸聚焦技術激光切割專有技術;4.激光切割專用CAD/CAM軟件系統;5.厚板的高功率激光切割頭設計制造;6.激光切割工藝研究等

    數控激光切割設備在國內外市場有著極其廣泛的市場需求。我國在數控激光切割技術和裝備方面與國外有一定差距,但近幾年來發展迅速,今后發展方向應該在高速高精激光切割、大幅面激光切割、三維激光切割、特種材料激光切割等領域進行關鍵共性技術研究開發,形成產業化,從而滿足滿足汽車工業的立體工件切割等的需要。

    痛點四:自動化需求增長,高精數控機床難普及

    汽車行業是機床行業最主要的市場,汽車的發動機、變速箱、輪轂單元、轉向系統、車橋、高壓油泵驅動、軸承等關鍵零部件的加工,都離不開高精度、高效、穩定性好的數控機床,而且需求量非常巨大。汽車市場對“高精尖”機床設備的需求持續提高。數控化可以提高機床的自動化程度、生產效率、穩定性,并提高產品一致性,使得數控機床在性能上較傳統機床有明顯優勢,數控化是機床行業發展的大趨勢。但我國機床行業仍以中低端產品為主,單臺機床價值量較低,中高端設備依靠進口。

    目前,汽車行業車型更新加快,對零部件的需求變動加快,也對零部件供應效率提出了更高要求,從而對機床產品適應不同加工需求的能力及工作效率提出了更高要求。同時,隨著消費升級,汽車需求檔次結構有所提升,從而對機床產品的精密程度需求有所提升。因此未來我國機床行業數控化率需要穩步提升,向大型化、高檔化、成套系統化、智能化、個性化方向發展。機床關鍵部件國產化,提高高精機床的市場占有率,加大對機床關鍵零部件的研發,最終實現高精的普及。

     

    隨著雙碳政策的提出和實施,汽車輕量化已經成為了汽車行業的發展要求之一,解決汽車輕量化過程中由于新技術和新的市場需求所產生的痛點及難題,是現在汽車行業仍在努力的方向。

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