新型钢制多层结构复合材料

新型钢制多层结构复合材料

汽车的制造成本、质量和性能是汽车设计的3个主要因素。在满足所需的驾驶性能和安全标准的前提下，尽可能减轻汽车质量和降低汽车成本。目前，常采用轻量化材料替代传统钢制材料用于汽车零部件的制造，常用的轻量化材料包括铝合金、镁合金、纤维增强聚合物等。但是，这些轻量化材料成本较高，且传统具有成本效益的电阻点焊技术也不再适用于这些新材料的焊接，需要采用成本较高的搅拌摩擦焊、激光焊接等。因而，需要开发出能够应用电阻点焊且具有良好成本效益的轻量化材料。

德国蒂森克虏伯欧洲钢铁公司和德国大众汽车集团合作，开发出了一种新型钢制多层结构复合材料（被称之为LITECOR），该材料结合了钢强度高和聚合物质量轻的优点，同时与铝合金材料相比具有较低的成本，并能够利用改造后的电阻点焊实现焊接。LITECOR包含聚合物芯层和薄钢板覆盖层，通过改变不同聚合物芯层和薄钢板的厚度，能够对其力学性能进行调整。利用电阻点焊对LITECOR进行焊接时，由于聚合物芯层具有不导电的特性，因此需要对传统的电阻点焊进行改造。将与薄钢板相同的材料制造成焊接铆钉，在LITECOR板件需要焊接处进行冲孔处理，焊接时利用焊接铆钉的导电性实现板件的熔合焊接。为了尽可能减小电阻点焊产生的热影响区，防止对聚合物芯层产生影响，将电阻点焊的焊接时间设定为一个极短的时间，只需要保证焊接铆钉能够与薄钢板覆盖层紧密连接，但焊接时间的取值还需要根据薄钢板覆盖层的厚度来确定。采用0.4mm厚的塑胶聚乙烯/尼龙（PE/ PA）作为聚合物芯层、涂布铝硅涂层的0.25mm厚22MnB5作为钢薄板覆盖层，对LITECOR的焊接性能进行验证。验证结果显示：①通过使用改造后的电阻点焊，单个点焊点承受的最大剪切力为2.1～2.8kN，能够满足汽车行业焊接强度要求；②与铝合金材料相比，新材料质量增加了10%，但是成本却下降了30%。

刊名：Weldinginthe World（英）

刊期：2017年第61期

作者：NielsHoltschke

编译：陈丁跃