【MFC推荐】一体式门环的焊接可行性研究

一体式门环采用的是近年来兴起的热成形技术，在提升车辆强度、平衡整车性能以及减重降本方面有显著效果。目前汽车界产业化的一体式门环有涂覆镀层（铝硅）和未涂覆镀层两种，未涂覆镀层俗称“裸板”，是此次研究的主要对象。一体式门环以1个零部件取代传统乘员舱区域4个零部件，具有显著的轻量化效果，同时可有效提升侧碰及小角度偏置碰性能，为应对小角度碰撞带来的安全问题提供了解决方案。

一体式门环的结构和工艺流程

门环结构

一体式门环采用整体式热冲压方案代替目前多件点焊连接工艺，将传统驾驶舱和前排乘员舱环状区域对应的A柱加强板、B柱加强板和门槛加强板等零件集成为1个一体式热成形门环，应用于白车身前门门框周（图1）。

门环成形工艺流程

热成形裸板一体式门环的成形工艺流程为：原材料加工—成形前处理（包括落料—去镀层—激光拼焊）—热冲压成形—焊接—整车。

一体式门环焊接可行性验证

裸板热成形门环激光拼焊

（1）激光拼焊质量验证计划及内容

激光拼焊是热成形门环的关键工艺，焊缝质量的好坏决定了热成形门环的应用是否可行，因此需要对裸板热成形门环激光拼焊焊缝的质量进行严格验证。

1）热成形前

①外观检测：对门环拼焊板的焊缝外观和尺寸检测由人工和检测装备进行全数检测，得到外观检测结果；

②杯突检测：在激光拼焊板料上截取下焊缝（宽度90mm），焊缝放置在杯突试验设备进行试验；

③金相检测：在每一条焊缝的中间位置截取垂直于焊缝轴线（横截面）的试样，覆盖焊缝区、熔合区、热影响区和部分母材区，镶样后对试样进行金相检测。

2）热成形后

①拉伸检测：至少进行3组拉伸测试，测试拉伸力，要求拉伸力大于标准值。

②硬度测试：在焊缝和两侧母材上，每隔0.2mm选点进行硬度检测，硬度值大于410～520HV合格。

③金相测试：不允许出现相关缺陷。热成形后门环激光拼焊位置如图2所示。

（2）验证（试验）结果

1）激光拼焊后热成形前测试结果如表1所示，焊缝外观检测（人工检测）结果全部合格。对VP1+VP2、VP2+VP3、VP3+VP4、VP4+VP5和VP5+VP1焊缝进行杯突试验和金相试验，试验结果均合格。

2）热成形后的检测结果如下：

①拉伸试验中抗拉强度标准值应为1350～1650MPa，试验焊缝位置抗拉强度合格，强度值如表2所示。

②金相试验和硬度试验结果如表3所示，可以看出，金相满足表1中的金相检测要求，硬度值满足410～520HV的要求。

裸板热成形门环点焊

（1）筛选搭接组合

我们统计某车型门环与扶手零件的搭接匹配，确定共有如下8种搭接组合，如表4所示。

（2）试验概况

采用普通悬挂式点焊焊枪，人工进行打点，焊接参数如表4所示。

（3）质量检验

外观质量检查（目视）、焊核直径（金相/超声波）、压痕深度（超声波）和剪切力。

1）外观质量检查及焊核金相焊点及焊点周围不得有裂纹、咬边、烧穿、飞溅、腐蚀和凹陷等缺陷，经目视观察和试验，外观质量合格。

2）焊核直径和压痕深度通过对焊接试片进行超声波检测，共检测16个焊点，其中15个焊点的压痕深度及焊点焊核直径均满足标准要求，另外1个焊点超声波检测仪无检测数据，后通过现场凿检的方式确认，焊点质量合格，合格率100%。根据检测数据可知，焊点焊核直径和压痕深度满足焊点质量要求。

3）剪切力取上述8种搭接组合的15组剪切试样按相关标准开展剪切试验，记录剪切试验结果，其中每组试验数据的最小值与标准值的比对如图3所示，结果表明选取的裸板热成形焊接试片组合的焊接剪切力满足质量要求。

4）小结综上，外观质量、焊核直径、压痕深度、剪切力均符合标准，焊点质量合格，热成形门环焊接可行。

结论

通过热成形裸板门环的8种组合的点焊焊接试片进行的外观质量检查和金相、超声波和剪切力等试验，以及对热成形裸板门环的激光拼焊焊缝进行的焊缝拉伸检测、焊缝杯突试验、焊缝硬度测试和焊缝金相测试等系列试验，结果表明，热成形裸板门环焊接可行，可应用于量产项目车型上。

原文转载自：《AI汽车制造业》

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