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10月10日,第十七届汽车轻量化大会“先进连接工艺设计与模拟”分会场在扬州国际展览中心召开。会议以“先进连接工艺的设计开发、模拟分析与应用”为主题,旨在促进行业内先进连接工艺技术的交流与分享,与会嘉宾将共同探讨创新的连接工艺设计方法,探索模拟分析在连接工艺优化中的应用。
会议现场
本次专题会历时半天,会议由湖北博士隆科技股份有限公司副总经理兼总工程师程志毅主持,来自香港大学、汉高(中国)投资有限公司、中南大学、清华大学、一汽-大众汽车有限公司、宝山钢铁股份有限公司中央研究院、天津大学、玛斯特轻量化科技(天津)有限公司、湖北博士隆科技股份有限公司和上海交通大学的10位专家与学者做了相关报告。
湖北博士隆科技股份有限公司副总经理兼总工程师程志毅
通过线上方式,香港大学机械工程系主任、讲座教授黄明欣向与会者分享了他的研究成果,并呈现了题为《铝硅镀层热成形钢激光拼焊延迟断裂研究》的报告。黄明欣通过恒定载荷实验和“露点-冲压-慢拉伸”实验,对1500MPa和2000MPa强度级别薄铝硅镀层激光拼焊板的抗氢脆性能进行了研究。在恒定载荷实验中,结果显示1500MPa激光拼焊薄镀层热成形钢氢脆风险较小。而在“露点-冲压-慢拉伸”实验中,对于1500MPa激光拼焊薄镀层热成形钢,在较高露点温度(26℃)下,其抗氢脆能力表现良好;然而,对于2000MPa激光拼焊薄镀层热成形钢,需要严格控制露点温度,以确保其抗氢脆性能。黄明欣指出,对于铝硅镀层热成形钢激光拼焊板的延迟断裂性能,仍需要进行系统性的研究。这一研究成果为相关领域的科研人员提供了重要的参考和启示。
香港大学机械工程系主任、讲座教授黄明欣线上报告
汉高(中国)投资有限公司工程解决方案亚太区总监王宇飞以《新能源汽车高性能胶连接工艺设计与案例分析》为题做了报告。王宇飞详细介绍了汉高声学和结构解决方案,涵盖了一维结构胶和折边胶,二维密封、增强和阻尼贴片,以及三维膨胀胶块和结构增强件三个维度。首先,他介绍了四种新一代结构胶和折边胶,包括超宽固化窗口TEROSON EP 5299、铝折边用双组分TEROSON EP 5088、大间隙用高膨胀TEROSON EP 2410以及多材料用高延展TEROSON EP 5248。随后,他详细介绍了五种密封、增强和阻尼贴片,包括密封胶条TEROSON RB 1213F、声学胶带TEROSON RB 22100、结构胶带TEROSON EP 1414、增强贴片TEROSON EP 16301G和阻尼贴片TEROSON RB 5000F。针对每种产品,王宇飞详细说明了其应用场景、功能特性和发泡率、补强倍率、阻尼因子等。最后,他介绍了TEROSON EV系列膨胀胶块和TEROSON EP系列结构增强件,并阐述了它们的应用位置、性能提升效果以及轻量化效果。通过高性能胶的应用使得车身结构更加强化、轻量化和智能化。这些解决方案为新能源汽车的设计和制造提供了可靠的连接工艺,并为行业发展带来了新的机遇和挑战。
汉高(中国)投资有限公司工程解决方案亚太区总监王宇飞
中南大学轻合金研究院教授、博士生导师陈超的报告题目为《轻量化车身超声辅助胶接技术研究》。陈超介绍了车身铝合金与复合材料的超声辅助胶接工艺,并提出了在胶层中添加泡沫金属来提高超声辅助胶接接头力学性能的方法。他还详细阐述了超声参数对胶粘剂渗透泡沫金属的影响规律及机制,并对影响接头静态和动态力学性能的泡沫金属材料、厚度进行了仿真和实验分析。研究结果显示,最佳超声参数选取超声振幅为26μm,超声施加方式为每隔1秒施加0.1秒,总时长为1.7秒;相比纯胶接头,泡沫铁、铜、镍组的剪切强度分别增加了32.23%,36.66%,66.82%;此外,不同厚度的泡沫镍填充可以使剪切强度最大提高250.33%;泡沫金属的填充使接头失效形式,由粘接层横截面失效转变为泡沫铜的斜截面、泡沫铁的表面以及泡沫镍与胶水的混合体内部,同时增加了胶层失效的裂纹长度;此外,不同厚度泡沫镍具有不同的疲劳寿命,变异系数和疲劳寿命成正比。其中,0.3mm泡沫镍填充组的疲劳寿命最大,比纯胶组的疲劳寿命提高了154%。这些研究成果为轻量化车身超声辅助胶接技术提供了重要的实验和仿真依据,为相关领域的工程实践和技术应用提供了有益的指导和支持。
中南大学轻合金研究院教授、博士生导师陈超
清华大学机械系长聘教授、博士生导师史清宇以《基于焊接过程物理本质的建模仿真及工程应用》为题作报告。史清宇重点介绍了清华大学在焊接应力和变形仿真研究中的关键进展及应用。他首先介绍了材料本构关系模型和夹具拘束作用模型两种科学建模模型,并进行了相关建模和仿真验证研究。随后,他介绍了基于区域分解算法的并行计算和基于焊接准稳态概念的分段温度函数法两种高效计算方法,用于进行焊接过程模拟仿真研究,以解决焊接过程模拟仿真计算时间冗长问题。最后,史教授介绍了相关技术在飞机壁板拼焊、航天筒体焊接、高铁车体焊接、机匣叶片焊接和机翼缘桁条增材制造五个典型工程中的应用。通过与实测结果的比对,模拟结果显示出很好的吻合度。他强调了高校与企业的强强合作,将焊接仿真技术有效应用于汽车工业,共同助力汽车工业高质量发展。这些研究成果为焊接工艺的优化和汽车制造过程的改进提供了重要的理论和技术支持。
清华大学机械系长聘教授、博士生导师史清宇
一汽-大众汽车有限公司高级主管王宁分享了《车身轻量化连接技术》。王宁首先介绍了一汽-大众的产品开发流程,并强调了样车试制在连接研发和生产中的关键作用。随后,王宁详细介绍了一汽-大众Audi、VW和Jetta三个品牌的车身轻量化策略,针对不同的车型,如燃油、电动和混动等车型,制定了不同的车身用材方案。此外,他还介绍了车身常用的连接工艺,并以某VW车型钢铝混合车身为例,对其连接工艺类型和应用位置进行了详细介绍。最后,王宁详细介绍了铝微点焊连接工艺的设计要求、焊接规范、设备要求、应用区域和工艺标准。这些内容为车身轻量化连接技术提供了全面的介绍和深入的解析,对于该领域的研发和实践具有重要的指导意义。
一汽-大众汽车有限公司高级主管王宁
宝山钢铁股份有限公司中央研究院首席研究员潘华以《铝硅镀层热冲压钢激光填丝拼焊技术及应用》为题进行了分享。潘华详细介绍了宝钢铝硅填丝拼焊技术,并展示了该技术在实现1300MPa、1700MPa和1800MPa三种强度级别热冲压钢等强度和等厚度拼焊方面取得的成果,强调了焊接质量的稳定性、可控性以及接头性能符合标准要求的重要性,通过疲劳实验确定了拼焊接头疲劳失效起裂源源于热成形后形成并延伸至Fe-Al金属间化合物层的裂纹。最后,潘华详细介绍了宝钢钢制一体化零件的关键技术和解决方案。基于一体化理念,设计开发了后地板梁、天窗框架、双门洞大门环和电池包框架等一体化零件,并形成一体化解决方案。这些技术的开发旨在提供结构更优、成本更低的绿色钢制一体化技术解决方案,打造生态圈构建战略联盟,深化合作,共同提升中国汽车制造业的市场竞争力。
宝山钢铁股份有限公司中央研究院首席研究员潘华
天津大学材料科学与工程学院教授、博士生导师刘晨曦分享了题为《异种金属材料扩散连接界面孔洞演化动力学》的报告。刘晨曦考虑原子积累、表面形貌、异种材料连接等因素,提出了界面孔洞演化和收缩动力学模型,真实地描述了界面孔洞的演化过程,并有效地阐明各种界面孔洞的形成机制。根据模型,他指出原子在间隙尖端的积累导致最初结合界面处具有凸表面轮廓特征的正弦波状孔洞,并逐渐演化为表面呈现单一凹形轮廓的界面孔洞,这些孔洞包括透镜形、椭圆形、硬币形和近圆形等形状。随着表面粗糙度的降低,表面源扩散和界面源扩散机制的增强,加快了孔洞的演化过程、显著缩短了获得充分冶金结合接头所需的连接时间。在异种金属扩散连接时,不同表面粗糙度的情况下,残余孔洞往往产生于表面更粗糙的基体金属一侧。此外,通过在高蠕变抗力的基体材料上设置更光滑的表面,可以加速孔洞闭合过程,从而缩短获得实现完全焊合接头所需时间。报告为理解异种金属材料扩散连接中的界面孔洞演化提供了深入的洞察和理论支持,对于优化材料连接的设计和工程实践具有重要意义。
天津大学材料科学与工程学院教授、博士生导师刘晨曦
玛斯特轻量化科技(天津)有限公司副总经理年雪山以《多材料车身连接技术数字化解决方案》为题进行了分享,为汽车连接工艺的数字化转型提供了前瞻性的思考。在演讲中,他从材料自动选型、结构设计参考、连接方式和设备自动选型三个场景出发,并结合连接点强度、工艺分析以及SPR连接强度AI推荐等案例,详细介绍了多材料车身连接的数字化解决方案。此外,他还对玛斯特子公司数格科技自主研发的数格系统进行了详细介绍。该系统适用于多模态场景,具备人工智能功能输出,可提供车身开发的方案推荐、产品设计、工艺设计、生产仿真以及全流程管理等功能,数格系统能够为车身产品开发和工艺开发提供设计、验证等服务,为数字化转型提供了有力支持。
玛斯特轻量化科技(天津)有限公司副总经理年雪山
湖北博士隆科技股份有限公司副总经理兼总工程师程志毅的报告题目为《汽车结构连接件标准化当前问题及解决方案》。他在报告中对汽车轻量化结构铆连接产品标准的现状和困局成因进行了深入分析,同时探讨了建立汽车连接技术与产品标准体系的意义、可行性,以及汽车连接技术与产品标准体系的基本要求和内容。随后,他详细阐述了连接技术与产品系列标准体系建立的目标以及团体标准研制策略。最后,他还介绍了博士隆公司在机械连接产品企业标准建立方面的情况,并呼吁行业同仁共同努力,实现汽车结构连接件的标准化和国际化。
湖北博士隆科技股份有限公司副总经理兼总工程师程志毅
上海交通大学机械与动力工程学院助理研究员楼铭分享了题为《同质/异质材料新型铆焊复合连接技术及应用案例》的报告。他在报告中重点介绍了三种新型连接工艺,轻合金结构双边自冲摩擦铆焊(F-SPR)、封闭/半封闭型腔单边摩擦铆焊(SSFR)和异质金属电阻铆焊(RRW)。楼铭团队结合其在轻量化铆钉设计与制备能力和智能化装备开发能力方面的研究成果,成功开发出具有自主知识产权的铆钉和铆焊设备,详细介绍了这三种铆焊工艺的应用场景和测试结果,展示了它们在同质/异质材料连接方面的优势和潜力。最后,楼铭对点连接工艺发展趋势进行了研判,指出连接工艺正朝着复合化、高效率、高性能的方向发展。
上海交通大学机械与动力工程学院助理研究员楼铭
本次先进连接工艺设计与模拟分会场的10位专家从先进连接工艺的设计开发、模拟分析与验证、工业应用、数字化和标准化等方面,分享了各自的最新研究成果。这些精彩的分享展示了先进连接工艺的最新动态,并为汽车行业的创新发展提供了丰富的理论支持和实践参考,这些专家的报告不仅提供了行业内最新的研究成果,还为我国汽车轻量化技术的发展注入了新的活力。通过推动先进连接工艺的应用和标准化,汽车行业将能够更好地实现轻量化目标,提高车辆的燃油效率和性能,同时减少对环境的影响。
这次会议为行业内的专家学者和企业提供了一个交流和合作的平台,促进了先进连接工艺领域的合作与创新。这将有助于推动我国汽车行业迈向更加光明的未来,实现更高水平的技术创新和产业发展。