通用汽车公司即将推出一种新型革命性制造工艺，可将钢材点焊至铝制材料。据了解，这种专利工艺将首先应用至公司位于密歇根州哈姆特拉米克市的装配厂。由于采用了这种先进钢-铝异种材料点焊工艺，通用汽车在为凯迪拉克CT6生产座椅椅背部件时，并不需要再使用铆钉连接铝制支架和钢制框架。

 

工程师声称，通用汽车的钢-铝焊接工艺将于今年晚些时候问世，属业界首创。如果在椅背上的应用步入正轨，通用汽车计划将这种钢-铝点焊工艺的应用范围扩大至CT6旗舰轿车的发动机盖。目前，这款CT6轿车是通用汽车在“多种材料应用”方面最为大胆激进的车型。

 

公司研发部轻质材料加工实验室部门经理Blair Carlson表示，新工艺的焊枪尖端采用了一种经过专门设计的脊状电极，这对整个点焊系统非常关键。总体来说，通用汽车的创新钢-铝异种材料点焊工艺共拥有19项硬件和控制方面的专利。

 

具体来说，这种先进的脊状电极有助于改善现有点焊电极的物理属性，比如点焊两种材料时的熔点仅为900ºC左右、因铝制元件的氧化而影响焊接的完整性，以及更容易在两种不同材料之间形成一种“玻璃”层，从而使焊接更加脆弱，这些属性均会影响钢-铝异种材料的焊接效果。

 

Carlson表示，现有喷枪的喷嘴基本上每焊20下就需要新涂层，而我们的目标是将这个周期提高至以“百”为单位。通用的研究部门正在积极研究新的焊接工艺，从而控制成本增加、提高装配厂组装混合材料汽车时的工具灵活度，并最终让钢-铝异种材料焊接完全摆脱铆钉。

 

一旦在凯迪拉克CT6座椅靠背部件中的应用步入正轨，通用的工程师开始计划将这种先进异种材料焊接工艺的应用范围扩展至发动机盖中，具体是利用这种工艺将钢制行人防撞杠焊在铝制发动机盖“里面”。Carlson表示，新工艺将协助公司去除目前用来连接这两个部件的铆钉。

 

凯迪拉克CT6在混合材料应用上非常大胆，整个车身结构共采用了11种不同的材料。凭借公司的先进连接技术，这款旗舰轿车的装配已经累计去除了超过1400个铆钉，从而实现了控制重量与成本的目的。通用汽车公司估计，新的焊接工艺可以协助公司部分车型去除重约10磅（4.5公斤）的铆钉。

 

双光束激光

 

在一场媒体活动中，通用汽车宣布即将推出这种先进的钢-铝异种材料点焊工艺。此外，通用的工程师还同时介绍了公司其他现有高级连接技术目前的情况，其中包括公司的增强版铝-铝激光焊接技术，以及一种新型双光束激光焊接技术。这种双光束激光焊接可以提供更好的表面处理效果，而且并不需要像过去一样清理飞溅的焊渣。

 

此外，通用汽车还优化了一款孔径板。经过重新设计的孔径板可以更好地控制激光焊机的反射。Carlson表示，过去的孔径板焊接30辆车后就必须更换，而升级后的孔径板已经服务了超过3000辆车，现在仍在使用，而且由于新的孔径板仅仅是优化了形状，因此几乎并未增加任何成本。

 

通用汽车在总结公司最近的整车减重表现时表示，由于采用了轻质技术，公司最近推出的7款车型共减重2480磅（1125公斤），其中2017款GMC Acadia减重700磅（318千克）、2016款雪佛兰（Chevrolet）Camaro减重400磅（181公斤）。根据通用工程师的估算，这些减掉的重量相当于可以减少13.7万公吨的二氧化碳排放。

作者：Bill Visnic
来源：SAE汽车工程杂志
翻译：SAE 中国办公室