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ABB的Srinivas Nidamarthi博士縱論汽車組裝接合技術

日期:2025-04-26 23:20
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摘要: 百余年來,整車組裝的零部件接合工藝主要依賴焊接、螺栓螺母緊固等傳統機械手段,而膠合、縫合等技術**于內飾裝配等少數幾個環節。隨著熱塑性材料等各類新材料在現代汽車工業中的逐漸普及,零部件與金屬底盤的接合工藝也在不斷演進。 “一開始,新型的、替代性的接合技術在應用上有比較大的局限性,短期內不見得能取代傳統工藝——比如點焊——的地位,因為今后10年,也就是到2020年左右,汽車設計已經基本定型。”ABB機器人部汽車機器人系統分部技術經理Srinivas Nidamarthi博士預測道。該分部專為航天和汽車企業提...

    百余年來,整車組裝的零部件接合工藝主要依賴焊接、螺栓螺母緊固等傳統機械手段,而膠合、縫合等技術**于內飾裝配等少數幾個環節。隨著熱塑性材料等各類新材料在現代汽車工業中的逐漸普及,零部件與金屬底盤的接合工藝也在不斷演進。

      “一開始,新型的、替代性的接合技術在應用上有比較大的局限性,短期內不見得能取代傳統工藝——比如點焊——的地位,因為今后10年,也就是到2020年左右,汽車設計已經基本定型。”ABB機器人部汽車機器人系統分部技術經理Srinivas Nidamarthi博士預測道。該分部專為航天和汽車企業提供包含鉚接、焊接、壓接、滾邊、粘合等一系列作業環節在內的“交鑰匙”組裝線。

典型的ABB白車身點焊系統

      他指出,現代的白車身組裝涉及15~20種接合技術,其中*常見的3種自動化工藝是點焊(占30%~60%)、弧焊和膠合。

      其他次要技術包括鉚接(以鋁合金車身為主)、壓接和滾邊等。Nidamarthi認為,滾邊雖是一種傳統工藝,但在當今的汽車組裝環節中依然不可或缺。

“冷美學”
     “車門等外露區域采用滾邊加工,更具有美感,還能提高**性。”Nidamarthi說,“尾門、后備箱蓋、輪罩這些地方也需要滾邊。”滾邊與壓接類似,屬于冷成型工藝。滾邊需要對金屬邊緣或法蘭施以強力彎曲,整個流程包含三至四道工序。壓接技術則利用金屬板材的塑性變形特性,通過沖壓法完成部件接合。這兩種技術均屬機械性緊鎖,只要不涉及脆性材料,都可實現多層接合。二者工藝相對簡單,噪聲小,能耗低,不像焊接需要高壓電支持。

ABB滾邊系統

       滾邊技術也有其局限性:一是非扁平材料不能發揮*佳效果;二是材料需要帶法蘭邊,導致重量增加。不過總體而言,還是利大于弊。“金屬卷邊很難點焊,由此催生了激光焊、銅焊等一批接近無法蘭接合的技術。”ABB正是這些新型技術的提供商之一。

      “我們將壓接、鉚接和滾邊歸為一類,稱為冷壓力應用技術。”Nidarmarthi繼續介紹說,“不同的技術都有各自的優缺點。究竟選擇哪一項技術,取決于具體的材料組合和車輛約束條件。冷壓力技術需要使用重型沖壓機,因此,壓接和滾邊的理想對象是延展性材料。至于脆性材料,比如雪佛蘭Corvette使用的鎂合金,就不適合這兩種工藝了,而應該有針對性地選用其他接合技術。”對于該車型,Nidamarthi傾向于粘合工藝,這種技術更清潔,無需施加強壓力,而且能一次加工完成。不過,壓接和滾邊也自有其優勢。

      “在一個表面涂覆粘合劑時,另一個表面不會自動同時到位。”他解釋說,“壓接和滾邊卻能準確無誤地自動完成接合,不用操心對位問題。”大部分自動化工序都存在一定的錯位率,粘合也不例外,采用視覺系統和高精度計算技術(如機器人控制膠槍)可以克服這一點。陶氏化學的一項相關研究顯示,僅用0.5千克粘合劑*多可為車輛減重23千克。

       一方面,激光焊等先進技術的投資和運營成本居高不下,使一批潛在用戶望而卻步;而另一方面,這些技術又因其柔性優勢而獲得青睞。除新興的膠槍粘合技術之外,由機器人控制的焊機及壓接/滾邊設備也可在車身裝配車間自由移位,從而使接合環節的成本效益達到*大化。

各顯其能
       面對不斷出現的新材料,OEM廠商必須做出決策,是對現有接合工藝實施適應性改造,還是直接采用相匹配的新工藝。新型焊接技術、強適應性的壓接/滾邊技術、以及對連接不同金屬極富靈活性的緊固技術,都將在接合領域中占有一席之地。與此同時,隨著車體輕量化需求的上升,接合強度標準的提高,粘合技術的市場份額很可能持續擴大,但固化時間長、投資成本大的劣勢又會延緩其普及速度。

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