環(huán)保，安全，舒適，經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力性，電子技術(shù)，表現(xiàn)出現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展的幾大特色。伴隨著汽車(chē)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)輕量化歷來(lái)是汽車(chē)設(shè)計(jì)師們考慮的一個(gè)重點(diǎn)，一系列新設(shè)備、新材料、新工藝、新方法，應(yīng)運(yùn)而生。輕結(jié)構(gòu)傾向在汽車(chē)制造中的發(fā)展，無(wú)疑使各種各樣的材料品種迅速增多，新的焊接與切割方法迅速擴(kuò)大。這方面，專(zhuān)家們列舉了大量的事例，包括新的經(jīng)改善的熱處理技術(shù)、粘接材料以及機(jī)械連接技術(shù)。對(duì)汽車(chē)車(chē)身輕結(jié)構(gòu)件及其各種連接技術(shù)可看出制造技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)。
具有應(yīng)用前景的更輕質(zhì)鎂合金板結(jié)構(gòu)件
汽車(chē)制造商已經(jīng)把鋁合金、高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料和塑料作為其輕量化結(jié)構(gòu)的主要材料。除此之外，一種更輕的材料---鎂合金，在近幾年里得到進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)。在國(guó)際車(chē)體專(zhuān)家社團(tuán)(IRE：Internationales Rohbau-Expertenkreis)的專(zhuān)業(yè)會(huì)議范圍，Salzgitter鎂材技術(shù)有限公司(SZMT)(Salzgitter Magnesium Technologie GmbH)通報(bào)了其鎂合金板產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀以及在汽車(chē)批量制造中的應(yīng)用情況。
汽車(chē)制造商對(duì)可用作高剛性薄壁結(jié)構(gòu)件薄板的鎂合金扁軋產(chǎn)品的興趣，在于其不易破碎特性。在最近幾年里由于投入了大量的研究和加大開(kāi)發(fā)力度，這種優(yōu)質(zhì)輕板材的品質(zhì)和可用性得到持續(xù)不斷的改善。然而，今天的鎂合金板其使用條件，仍然要求與其它車(chē)身材料一種有效和性能優(yōu)化的結(jié)合。這就是說(shuō)，這種相對(duì)不那么貴重并只限于可冷軋成形的鎂合金板，必須結(jié)合成混合結(jié)構(gòu)，同時(shí)要求就特別防銹的連接、涂覆和裝配方法加以更新。
(1)現(xiàn)狀與輕結(jié)構(gòu)潛力
SZMT公司已經(jīng)成功地從實(shí)驗(yàn)室過(guò)度到一種工業(yè)規(guī)模的制造。SZMT的鎂輥軋?jiān)O(shè)備能夠進(jìn)行從壓鑄的板坯到軋制成薄扁材等各種不同初加工材料的多用途加工。那就是要盡可能快地提供符合市場(chǎng)需求的扁軋產(chǎn)品。目前已經(jīng)達(dá)到了在汽車(chē)制造中成批應(yīng)用的第一個(gè)目標(biāo)。保時(shí)捷Carrera GT車(chē)駕駛員艙操縱機(jī)構(gòu)中間托架上的面板就是用鎂合金板。這種要求極高的軋制件，是在激光切割之后還要進(jìn)行一次表面處理(鍍鉻)而獲得。此外，這樣的面板在汽車(chē)上作為內(nèi)部空間的一個(gè)主要結(jié)構(gòu)件。
鎂合金板所具有的優(yōu)點(diǎn)，首先體現(xiàn)在抗彎強(qiáng)度高或者抗彎曲強(qiáng)度大的情況下具有極輕的重量，體現(xiàn)輕結(jié)構(gòu)的潛力。在汽車(chē)制造中，它特別適用于大面積薄壁的車(chē)身或者內(nèi)飾件。鎂合金結(jié)構(gòu)件可能比鋁合金結(jié)構(gòu)件輕達(dá)25%。此外還具有一種良好的吸能特性，因而它也特別適用于制造碰撞相關(guān)零部件。
(2)鎂合金薄板以及成型與變形技術(shù)
SZMT公司按尺寸精確制造的鎂合金薄板坯，其尺寸達(dá)到寬1500mm(最大1900mm)，長(zhǎng)2000mm，最大板厚1.0mm。這種鎂合金薄板的材料標(biāo)記為AZ 31 B-0，其抗拉強(qiáng)度為240-260MPa，屈服強(qiáng)度為140-180MPa。它特別突出的優(yōu)點(diǎn)，是具有比塑料更好的熱穩(wěn)定性和鋁合金相稱(chēng)的低熱膨脹系數(shù)，以及一種金屬材料通常的回收能力。
鎂合金板變形在200℃以上急驟增加。在結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)上，為迎合鎂合金板的特點(diǎn)其幾何形狀應(yīng)園滑過(guò)渡，(無(wú)尖銳棱邊和拐角)?，F(xiàn)在大面積車(chē)身零件可用深拉工藝過(guò)程獲得。此外，通過(guò)適當(dāng)?shù)谋“宀馁|(zhì)和可靠的熱變形技術(shù)相結(jié)合，可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的復(fù)雜形狀鎂合金軋制。為此，需要采用溫度穩(wěn)定性好的水溶性潤(rùn)滑劑。其后的沖壓和打孔操作都可以采用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)工具進(jìn)行冷加工方式。
(3)汽車(chē)活動(dòng)頂蓋加強(qiáng)件
汽車(chē)活動(dòng)頂蓋由一塊鋁合金外板和一塊1.5mm厚的AZ31薄板組成。熱變形(在大約230℃溫度下)鎂合金加強(qiáng)件是通過(guò)粘接-滾壓咬口法同鋁合金外板連接一起。采用鎂合金板結(jié)構(gòu)件的重要意義，歸結(jié)于連接、防銹、表面處理和操作技術(shù)。純鎂結(jié)構(gòu)或者混合結(jié)構(gòu)件，可以利用諸如保護(hù)氣體焊接技術(shù)(WIG，MIG)或者激光、激光混合焊接和電子束焊接等熔焊法予以牢固連接。視連接任務(wù)而定，還可以采用優(yōu)質(zhì)的和可自動(dòng)處理的焊接添加料。
(4)機(jī)械連接
對(duì)于鎂與其它材料混合連接，可以提供人們熟知的機(jī)械連接和粘接技術(shù)。作為適用的混合連接技術(shù)，概括有諸如盲鉚、半空心鉚或者實(shí)心鉚等冷沖鉚粘接技術(shù)。這樣一類(lèi)連接方法，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械上可高負(fù)荷并同時(shí)作分開(kāi)電鍍的材料進(jìn)行連接。重要的是可用性以及無(wú)損傷放置耐腐蝕連接元件。咬口連接以及鎂/鎂折邊粘接在技術(shù)上也都是可行的，然而要求對(duì)接合區(qū)進(jìn)行局部溫度調(diào)節(jié)。同樣，利用半空心鉚釘適用干鎂合金板的鉚接，在相應(yīng)的熱支持下能達(dá)到鋁連接的強(qiáng)度水平。