拆车坊已经发布了十七期,在这一年多的时间里,我们遇到了很多大众品牌轿车,也看到了它们使用的激光焊接工艺。但让我们产生疑问的是,同是大众车型,按理说焊接工艺应该是源自同种技术,表现应该差不多。但是高尔夫优质的激光焊接、途观和迈腾的焊穿现象、昊锐奇怪的搭接激光焊接等,让我们看到了大众车系并不统一的品质呈现。本文将针对大众汽车激光焊接工艺做一个简单的讨论,文中部分解读由清华大学汽车工程系专家给出。
关于激光焊接工艺:激光焊接就是将高强度的激光束辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。通俗点讲,激光束接触金属材质时,其热量通过热传导传输到工件表面及表面以下更深处,在激光热源的作用下,材质熔化、蒸发、并穿透工件的厚度方向形成狭长空洞,随着激光焊接的进行,小孔沿两工件间的接缝移动,进而形成焊缝。
激光焊接焊穿算不算瑕疵?
我们先来看看第十六期中,一汽-大众对迈腾门框激光焊接焊穿的解释(回复原文未经任何删改):
图中的两个焊点是中频点焊的焊点,由于一汽-大众迈腾门框采用超高强度钢,根据工艺要求,必须先经过中频点焊再进行激光焊接。
中频点焊时由于内外两侧超高强度钢和低合金高强钢的强度和硬度以及熔点等方面存在差异,所以焊点外观比采用低合金钢的焊点明显。但前者强度远高于后者,使车身具有更高的强度和刚度。
图注:拆车坊拆解的迈腾车门框焊接部位
焊穿的原因是因为:焊前上、下冲压单件的匹配存在一定的间隙,从而导致极个别车辆的部分区域焊穿。
从焊接强度来看:面连接的强度远大于线连接的强度,线连接的强度远大于点连接的强度,所以即便出现局部的焊穿,激光线型焊接的强度也会远大于点焊的强度。
图注:拆车坊拆解的途观车门框焊接部位出现瑕疵
图注:拆车坊拆解的高尔夫车门框焊接部位工艺优秀
清华大学汽车工程系资深专家解读:焊穿现象的确是瑕疵
激光焊接工艺一直就是大众集团所倡导的,其各款车型中也普遍应用了该技术工艺。我们也针对激光焊接工艺请教了清华大学汽车工程系的资深专家吴凯辉老师,得到的解释是:激光焊接工艺在理论上的确好于传统的点焊工艺,因为它能让钢板结合更严密,整体强度更高。但是在实际应用中,很难证明激光焊接的优势,也不能很容易的证明点焊的牢固程度差。
途观的激光焊接里还掺杂了点焊工艺
事实上,大众集团自己也没有相应的数据来证明激光焊接工艺大大优于传统点焊工艺。但是有一点可以肯定的是,激光焊接工艺成本高于传统点焊工艺,至于原因,后文将详细解读。吴老师指出:拆车坊所遇到的途观和迈腾车门框激光焊接焊穿的情况,可以确定是工艺瑕疵,关于这一点,厂家再怎么解释也无法掩饰。至于高尔夫的门框激光焊接为什么那么漂亮,原因可能比较简单。一个大胆的猜想是:高尔夫生产线上使用的激光焊接设备,品质较好(途观和迈腾生产线的激光焊接设备可能品质低于高尔夫的焊接设备),而国家相关法规又没有规定激光焊接工艺应该达到什么效果。此外,正如厂家所说,即便是焊穿了,其强度也不一定差到哪里去,只可惜谁都没有数据来证明。
激光焊接工艺成本为何居高不下?
这是一个比较有意思的问题,大众集团一直声称激光焊接工艺成本远远高于传统的点焊工艺,我们也无从得知其真实性。为此,拆车坊编辑专门请教了清华大学汽车工程系高级工程师林建老师。林老师给出了观点:激光焊接工艺并不是中国人自己研发的,大众车型的激光焊接设备,是从国外引进的。这就涉及到了知识产权和技术专利等各种费用,即便是设备本身值不了多少钱,但你自己没有这个技术,从外国人手里买,那基本上就是要多少钱给多少钱了。
上海大众帕萨特车顶激光焊接工艺
可以说,激光焊接工艺,在最基础的设备购买上,上海大众和一汽-大众就已经下了血本,那么其后期的生产成本较高,也是可以理解的了。还有一种说法称:激光焊接工艺的设备占用的车间面积较小,比传统点焊工艺车间少占用一半的空间,因此说激光焊接工艺如果是批量应用的话,其成本可能并不高,甚至会低于传统的点焊工艺。对此说法,林建老师表示:即便是激光焊接工艺车间占地面积小,似乎也不足以成为生产成本可以降低的理由。其实,对于汽车厂家来说,本身都是身处远离城市的郊区,厂区面积也都是一望无际,其占地的成本并不是寸土寸金的;激光焊接总成本的高低,更多的还是和设备购买价格、海外授权等息息相关。
上海大众帕萨特门框使用传统点焊工艺#p#分页标题#e#
激光焊接的车顶隐藏了什么秘密?
对于激光焊接的车顶,大家直观的看就是很美观,因为没有了碍眼的密封条,车顶显得很光滑。其实并不能只看外观,林建老师指出:虽然车顶没有了黑色的密封条,但是并不代表其工艺足够优秀。事实上,车顶的激光焊接也可以控制成本,高品质的工艺是一条激光焊贯穿始终,而省钱的做法就是每隔5、6厘米焊接一次(迈腾的车门框就是如此),这种激光焊接其实是有不严密的地方的。而我们直观看到的车顶激光焊接之处,由于喷涂了漆面,所以也看不到具体的工艺。如果有机会的话,拆车坊会将车顶的激光焊接处刮开看看,便知答案。
关于上海大众斯柯达昊锐的车顶激光焊接,为何还采用了黑色密封条设计,厂家给出了这样的解释:昊锐的车顶是激光焊接。但汽车车顶和侧围的搭接方式有多种,是由不同的搭接方式决定是否需要“背带”,而不是仅由是否激光焊接判断。对昊锐来说,出于造型需要,“背带”也有一定的装饰和美观作用。
传统点焊工艺为何参差不齐?
我们再次提出了一个有趣的问题,通过照片我们很容易发现,传统的点焊工艺,其每个焊点并不在一条有规律的线上,说白了就是参差不齐,这究竟是为什么呢?对此,林建老师的观点是:传统的点焊工艺,其实并不要求美观性,因为这些被焊接的部位,都不会露出来,一般是看不见的。而参差不齐的焊点,并不会对车辆的牢固性和安全性构成威胁。厂家如果愿意投入的话,使用全自动机器人焊接,那么焊点相对来说就整齐一些;而成本较低的,就是由人工来操作机器手臂进行焊接工作,那么其焊点可能就不会那么整齐且间距不均匀。无论是全自动的点焊,还是人工的点焊,其强度应该都满足安全需求,消费者无需担心。
上面两张图是斯柯达昊锐的门框焊点间距不均匀且焊点略显不齐
对此问题,吴凯辉老师补充了一些观点:其实有些点焊焊点不整齐、间距不均匀,很有可能是设计师故意安排的。因为车辆的整体结构并不是规则的几何体,因此其受力的点并不能用肉眼来判断。通过计算机系统计算模拟得出的数据,可以将焊点安排在最合适的部位,而这样安排的结果就是,美观度上不佳,直观的看就是参差不齐,但是其效果将更加的安全。有一个方法可以证明这个观点,那就是找两辆或更多同样的车型,查看其同一部位的焊点,如果都是一样的参差不齐,且焊点排布完全一样,那么很可能就是技术人员有意为之的。
总结:大众集团的激光焊接工艺并非独门绝技,只是在广告宣传上大众很会做文章,将激光焊接和DSG宣传得神乎其神。激光焊接工艺目前尚不成熟,在传统点焊工艺依然够用的情况下,没必要刻意去追求激光焊接,因为它并不完美。
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