01
背 景
02
大眾鋁件連接工藝
2.1 鋁件在大眾車型的應用
大眾車型鋁件主要分布在前蓋、后蓋、四門這些表面覆蓋件，涉及8種工藝（表1），包括水洗鈍化、沖鉚、沖連、激光釬焊、激光熔焊、滾邊壓合、烘干、修磨。
2.2 水洗鈍化處理
焊接前要對沖壓鋁件進行水洗鈍化處理，鈍化后采用專用工位器具將鋁件運往焊裝車間進行總成焊接生產。
鈍化可以脫掉鋁件表面的氧化膜及油污，能夠防止工件再次氧化，以利于焊接。凡是需要激光釬焊、冷金屬過渡焊接技術等焊接操作的零件都需要進行水洗鈍化，其流程見圖1。
2.3 鋁件主要連接工藝
2.3.1 沖鉚
沖鉚的連接強度高于傳統的沖孔鉚接。鋁件沖鉚工藝流程分為定位、夾緊、穿刺、變形和成形5個階段，如圖2所示。
鋁板件沖連是通過凸模擠壓凹模使上板料嵌入下板料的一種冷變形方法。采用TOX氣液增力缸式沖壓設備和專用的TOX標準連接模具，用凸模把兩層或三層板件擠壓入相應的凹模，從而形成連接圓點。如圖3所示。
激光釬焊是采用激光束作為加熱熱源的一種釬焊方法，采用激光將焊絲加熱，在焊接時，先將焊絲加熱到高于焊絲的熔點但低于母材熔點的溫度，液態焊絲填充到焊縫形成連接，見圖4。
2.4 鋁件修磨技術
白車身表面件在涂裝之前要進行表面修磨。打磨鋁件會產生鋁粉塵，對人體健康有傷害；當鋁粉在空氣中的濃度高于30 g/m3時，就有爆炸的危險。
因此，大眾公司建造封閉的、帶有排風除塵功能的打磨間，集中收集處理鋁粉屑，見圖5。
03
豐田鋁件連接工藝
3.1 豐田車鋁件明顯少于歐美車型
一汽豐田RAV4榮放車型在翼子板、發動機蓋和后背門采用鋁材，是豐田汽車在中國的首款采用鋁材的車型。
豪華車型車身表面件材質對比見表2，豐田高端車型雷克薩斯RS僅僅在發動機蓋和后背門采用鋁材，相對歐美車型較少。
▲ 表 2 豪華車型車身表面件材質對比
3.2 攪拌摩擦點焊焊接鋁件
豐田采用攪拌摩擦點焊進行鋁件焊接，工藝過程見圖6，利用非損耗的特殊形狀的攪拌頭，高速旋轉著插入被焊零件，通過對材料的攪拌和摩擦，使待焊零件加熱至熱塑性狀態，在熱-機聯合作用下材料擴散連接形成致密的金屬間固相連接。
▲ 圖 6 攪拌摩擦點焊工藝過程
攪拌摩擦焊槍搭載于機器人上，通過機器人控制器進行統一控制，構成簡易，無大容量電源、焊機及其它附屬設備，見圖7。
▲ 圖 7 攪拌摩擦焊機器人系統
鋁及鋁合金在空氣中容易形成致密高熔點氧化膜，為其熔化焊接造成了極大的困難。攪拌摩擦焊利用攪拌頭的機械作用，可以自動清除鋁合金表面氧化膜，而不需要在焊前進行嚴格的清理工作。
攪拌摩擦點焊是一種高質量的鋁合金焊接方法，連接強度相比傳統工藝提升約1倍，可以焊接全系列鋁合金，解決鋁合金焊接接頭軟化的問題。
焊接過程穩定，節約能源，可實現零飛濺、無污染焊接，高強度連接鋁合金的綜合成本相比其他工藝約低20%。
04
鋁連接技術路線對比分析
4.1 白車身鋁件種類對比
從表3大眾與豐田白車身鋁件種類對比中，可以發現大眾車型的鋁件種類多于豐田，為1～4倍。
雖然在輕量化材料-鋁的應用上大眾比豐田多，但是從表4大眾與豐田車型整車質量對比中，可以看到大眾整車質量較豐田高。
4.2 鋁連接工藝對比
從表5大眾與豐田鋁連接工藝對比中，可以看出大眾采用連接工藝有7種，而豐田僅為3種。
按照大眾和豐田各自的技術標準，這些連接工藝均能夠滿足其質量要求。
05
螺絲君經驗與總結
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在汽車輕量化方向上，同樣也存在有差異的技術路線。在車身輕量化材料-鋁的應用范圍上，大眾是豐田鋁件種類1～4倍。 -
在鋁連接工藝方面，大眾鋁連接工藝種類多于豐田，按照兩家公司技術和質量標準，這些連接工藝均能滿足各自的質量標準。 -
在效率方面，大眾的工藝流程周期長，多出水洗鈍化、焊裝烘干、封閉式打磨等。 -
在成本方面，因大眾工藝相種類多，設備投資和運營成本相對高。環保和節能的持續需求促進汽車輕量化的不斷進步和發展，相信未來將會有更多新的鋁件工藝誕生，汽車用鋁合金的發展前景廣闊。