汽车设计师和制造商的首要目标是找到提升燃油经济性的方法，这个任务如今变得越来越复杂。美国法规要求，所有汽车制造商都要在2025年前达到54.5 mpg的CAFE（公司平均燃料经济性）标准。这一标准要求的巨大提升，在以前看来是不切实际，也不可能实现的，但现在却是汽车制造商必须达成的目标。

 

为了应对排放法规的要求并迎合消费者偏好，汽车制造商们开展了一个“技术海啸”（Technical Tsunami）运动——变革的大潮催生了许多新技术和新材料的应用，如金属铝、金属镁、碳纤维、先进高强度钢，以及先进的车辆电子装置的广泛采用。许多新材料和新技在汽车中的应用，都需要进行专门的维修培训与之配合。仅在2015年，汽车制造商就推出了142款新车型，其中包括全新设计的，也包括现有车型的升级改造版。

 

与以往的车型相比， 2015款福特F-150车型大量使用了铝材料，实现减重318 kg（700 lb）。福特的F-150是享誉全美的畅销车型之一，其使用材料的重大调整引起了汽车行业的广泛重视。

 

铝制车辆的维修安全性标准

 

汽车架构中采用的铝制材料越来越多，领先的汽车厂商也认识到，为了保证汽车在使用大量铝材料后的安全性，除了制造工艺外，还必须审慎考虑汽车维修维护方面的问题。技术人员必须明确了解如何使用碰撞修护设备，以便充分、安全、高质量地完成铝架构的维修维护。

 

在整个汽车行业内，技术人员正在学习必要的铝制车身维修新技术，这也是I-CAR焊接培训与认证（I-CAR Welding Training & Certification）课程的内容之一。

 

在F-150车型上市之前，I-CAR就与福特汽车合作，为碰撞维修技术人员开设了I-CAR培训课程。而在此之前，业内的常规做法都是先发布新车，再进行相关维修培训。F-150的车辆架构维修培训课程FOR06已成为I-CAR历史上最受欢迎的课程之一。该课程的特色是重点培训适用于铝制车身的焊接、铆接，以及冲铆-粘接技术。

 

铝焊接——难度不大，但工艺不同

 

铝焊接本身并不比钢焊接难多少，但需要在许多方面采取不同的做法。

建立操作区——汽车制造商建议的最佳做法之一是，将铝制车辆维修区与钢材料焊接区分开。原因是空气中的钢材料微粒会污染铝材料，如果长时间接触水，也可能会导致腐蚀。

 

设备——技术人员普遍采用MAG（金属活性气体）焊接法对钢制车身进行维修，这需要使用一种由75%的氩气和25%的二氧化碳混合而成的保护气体，即“C-25”混合气体。与此不同的是，铝材料需要使用MIG（金属惰性气体）焊接法，保护气体100%为氩气。

 

使用氩气是因为这种气体有助于焊接金属表面的净化。当焊接表面接触到空气时，铝材料会立刻形成一层较薄的氧化铝。氧化铝的熔点是2050°C（3725°F），远高于金属铝熔点650°C（1200°F），因此必须将氧化铝清理干净，否则焊接就只能透过氧化铝涂层进行，这会使得焊接效果大打折扣。

 

技术人员应使用铝材料专用的焊接导电嘴，中间的焊丝通道也应更大。专用焊枪上应刻有“A”或“AL”的字样。此外，铝焊接所使用的保护气体喷孔也必须大于钢焊接，以便供应更大的保护气流。

 

为了避免钢材料颗粒污染金属铝表面，铝和钢材料加工也会使用不同的手动工具。铝材料应配有专门的切割工具和研磨工具，以避免与钢材料发生交叉污染。

 

准备工作——在开始焊接铝之前，技术人员需要清除所有的表面涂层，之后再用特殊溶剂擦拭干净，目的是清除所有的表面污染物。技术人员需要用砂纸或不锈钢刷子清除焊接区域的氧化铝，在即将开始焊接操作前还需再次进行清理。

 

焊接技巧——铝焊接的技巧与钢焊接不同，技术人员应该用“推”的方式进行铝焊接，而不是“拉”的方式。这种方法可以增强保护气体的应用效果，有助于更好地将氧化铝清除干净。

 

此外，在铝焊接中，焊丝需要与焊炬保持较远距离，而焊炬需要离焊接表面更远。须注意的是，技术人员应使用汽车厂商推荐的焊丝。

 

铝焊接通常比钢焊接需要更大的电流，并且焊接中的金属过渡形式也有所不同。钢焊接通常使用短路过渡法，当焊丝接触到钢时，会发生短路和爆断。而在铝焊接中，最好的方法是脉冲喷射过渡，在焊珠喷进熔池之前就会爆断。

 

钢焊接时，焊炬的热量通常会集中在一个区域，而铝材料会将热量传递到整个部件。因为铝的热传递效率更高且熔点更低，因此焊接动作应该先慢后快，而焊炬在部件上移动时，速度应该更快。

 

为了避免铝焊接开始时温度过低，技术人员需要使用引弧板（run-on tab），或具有预热功能的设备。在焊接收尾时，在金属铝表面往往会形成弧坑，因此技术人员需要在收弧时通过额外动作将弧坑引至焊件外，或者使用引弧板将其引出。

 

技术新前沿：下一步会是什么？

 

为了应对未来的诸多挑战，我们需要合适的设备和充分的培训，以及勤奋好学、技术过硬的维修人员。汽车行业正在发生巨大改变，因此碰撞维修行业必须培养脚踏实地、乐于学习的文化，将技能学习和知识掌握视为战略性资产的积累，对其进行妥善的管理、促进和保持。

 

明确了未来发展的核心要务，我们也就准备好了采用铝焊接的新技术，并建立起更加卓越的方法架构，将来无论出现怎样颠覆性的材料应用或创新技术，我们都可以有办法应对。

 

文章来源：《汽车工程杂志》。本文作者是I-CAR的产业技术关系总监Jason Bartanen。I-CAR是一个非盈利性机构，主要进行教育培训、知识积累与解决方案开发，旨在满足碰撞维修产业不断变化的需求。

作者：Jason Bartanen
来源：SAE《汽车工程杂志》
翻译：SAE上海办公室