曲靖市焊工證培訓學校：激光拼焊門環(huán)的開發(fā)及應用
熔化焊接與熱切割作業(yè)證由應急管理局（原安監(jiān)局）發(fā)證，證書有效期為三年，是焊工作業(yè)人員上崗作業(yè)的必備證書，證書必須在應急管理部特種作業(yè)人員證書信息查詢平臺能查詢到，才算是真實有效的。
報考咨詢：18206863120（微信同號）
報名資料：
1、身份證復印件1份
2、一寸白底照片2張
3、初中及以上文化程度畢業(yè)證復印件1份
4、個人健康承諾書1份（學校提供，本人簽字）
考試形式：本人參考、單人單桌、分為理論科目和實操科目，滿分均為100分，及格分均為80分。
焊工操作證的考試難度并不大，只要有相應的文化水平且進行相應的培訓、學習和練題，都是可以輕松取得證書的。
焊工學技術(shù)課程內(nèi)容：
第一周：焊工基礎(chǔ)（電焊工安全操作規(guī)范及設(shè)備工具的安全使用）手工電弧焊操作技能培訓（例如：手工焊接設(shè)備、焊接材料、工具。各種焊接位置的操作技能，單面焊雙面成型技術(shù)的操作技巧）。
第二周：氧、乙炔焊接與切割，等離子弧切割（氣焊與切割設(shè)備的使用及安全操作規(guī)程），各種厚板、薄板氣焊與切割操作技巧。
第三周：手工鎢極氬弧焊技術(shù)（例如：氬弧焊設(shè)備及工具的安全使用和安全操作規(guī)程）；氬弧焊焊接厚、薄板各種焊接位置的安全操作技巧；常用有色技術(shù)材料，例如：鋁合金材料的焊接技巧。
第四周：二氧化碳氣體保護電弧焊技術(shù)（例如：二氧化碳焊接設(shè)備、設(shè)備工具的安全操作規(guī)程）；二氧化碳氣體保護焊焊接位置的操作技巧。
激光拼焊門環(huán)的開發(fā)及應用
新能源汽車正在普遍向選材輕量高強化和結(jié)構(gòu)集成化的方向加速發(fā)展，比如采用一體式激光拼焊熱成形門環(huán)和一體式壓鑄后車身。
乘用車側(cè)面是剛度和強度比較薄弱的部位，因此，提升其安全性尤為重要，強制性國家標準GB20071—2006也對此有相關(guān)規(guī)定。為了提升車身的側(cè)碰安全性，汽車廠商普遍采用熱沖壓技術(shù)成形A柱及其邊梁、B柱、C柱、門檻及防撞梁等。上述熱成形件一般具有 1500MPa的抗拉強度，可以有效地抵抗外力，因此，可以使用更薄的鋼板，相比于傳統(tǒng)鋼板，其減重可達30%。在分別單獨成形部分車身側(cè)面安全件的基礎(chǔ)上，研發(fā)了一體式激光拼焊熱成形門環(huán)，較單獨熱成形安全件再進行二次焊接工藝減重了15%。2007年，知名鋼鐵廠商 ArcelorMittal提出一體式激光拼焊熱成形門環(huán)的方案。PicA等提出了將4塊不同厚度的 Usibor1500P鋼板激光拼焊一體化熱成形的方案，并采用LS-Dyna進行EuroNCAP正面和側(cè)面碰撞模擬。結(jié)果顯示，同單獨熱成形 4個零件后組成的門環(huán)相比，一體式激光拼焊熱成形門環(huán)減重了20%;側(cè)面碰撞中B柱變形侵入量最大值較小，正面碰撞中儀表盤變形侵入量至少減少了16%，即使采用了薄板，但拼焊可保證車身剛度基本不變。2014年，Honda Acura MDX成為首個采用 ArcelorMittal開發(fā)的門環(huán)的車型;2016年，Chrysler Pacifica 采用了 ArcelorMittal優(yōu)化的一體式激光拼焊熱成形門環(huán)，減重了8.64kg，并獲得IIHS(美國高速公路安全保險協(xié)會)頂級安全獎。與此同時，湖南華菱鋼鐵股份有限公司與ArcelorMittal合資創(chuàng)建的VAMA公司在國內(nèi)推廣一體式激光拼焊熱成形門環(huán)。 長城汽車股份有限公司、長安汽車股份有限公司、比亞迪股份有限公司及廣州汽車集團股份有限公司等均針對一體式門環(huán)進行了開發(fā)和應用。一體式激光拼焊熱成形門環(huán)將多個零件集成在一起，在保證安全的前提下具有較好的減重效果，同時減少了模具數(shù)量，提升了生產(chǎn)效率。然而，目前國內(nèi)外量產(chǎn)的門環(huán)主要是以單一的抗拉強度為1500MPa的成形材料為主，采用等厚度或不等厚度的熱成形材料激光拼焊后一體式熱沖壓方案。上述門環(huán)結(jié)構(gòu)著重強調(diào)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，一定程度上提升了輕量化效果和安全性能，但缺乏碰撞吸能能力的考量，此外，熱沖壓鋼材的選型及組合還有進一步優(yōu)化的空間。因此，嵐圖汽車科技有限公司采用1000、1500 和2000MPa這3種強度級別的熱成形材料，將5種不同厚度的板料和2個補丁板經(jīng)激光拼焊后成形為一體式門環(huán)。該方案既設(shè)置了韌性區(qū)域碰撞吸能，又設(shè)置了高強度區(qū)域防侵入，綜合提升了吸能性和安全性，統(tǒng)籌考慮了輕量化效果和成本。
1.1設(shè)計方法及原則 門環(huán)分為內(nèi)、外門環(huán)及雙門環(huán)，本文所設(shè)計的門環(huán)為外門環(huán)，由汽車車身的A柱上邊梁、A柱下板、B柱、門檻加強板等組合的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。汽車設(shè)計中，門洞區(qū)域的加強對小偏置碰撞尤為重要。因為前門洞的位置為前排司乘人員的生存位置，并且司乘人員和碰撞物僅隔一道車門。因此，需要保證門環(huán)和人體重合的區(qū)域具有較高的強度，用來避免斷裂而對司乘人員形成撞擊，同時保證車門在事故中能夠打開，而在門環(huán)下部的某些區(qū)域則需要較高的韌性來吸收碰撞能量�；谝陨显瓌t，整個門環(huán)體系需要較高強度、剛度和韌性。對于金屬材料，高強度和高韌性一般不同時具備，因此，采用激光拼焊技術(shù)將不同強度和韌性的材料組合一起是非常合適的選擇; 與此同時，還可以將不同厚度的鋼板拼焊在一起，通過降低局部的鋼板厚度起到良好的減重效果。但鋼板厚度的減薄必然降低車身的剛度，此時需要考慮如何保證原有的車身剛度需求。一體式激光拼焊熱成形門環(huán)將幾個零件完全組合在一起，形成一個整體零件，抵消了由于鋼板減薄帶來的剛度下降問題。同時，如果在驗證過程中發(fā)現(xiàn)強度和剛度的不足，也可以采用局部加強的方式以提升局部強度和剛度。綜上所述，門環(huán)區(qū)域設(shè)計要求為: 提升強度，減輕重量，保持剛度，局部加強，強韌互補。基于上述想法和原則，對一體式激光拼焊熱成形外門環(huán)進行了設(shè)計開發(fā)，圖1為一體式激光拼焊熱成形門環(huán)的開發(fā)過程。原設(shè)計方案為A柱上邊梁及其補丁(Patch)板、A柱下板、門檻加強板、B 柱及其Patch板4個零件單獨成形，而后再通過點焊裝配而成(圖2)。根據(jù) 25%偏置碰撞性能分析出發(fā)，結(jié)合車型項目的原傳統(tǒng)方案，搭建門環(huán)的初步模型，進而對模型進行多輪的迭代優(yōu)化，并經(jīng)過多次的迭代驗算，最終完成性能、工藝和成本均較優(yōu)的門環(huán)方案。
優(yōu)化后最終門環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3所示，其中A柱上邊梁+A柱下板零件選材為厚度為1.6mm的Usibor1500鋼，A柱上邊梁Patch板零件材料為厚度為1.0mm的Usibor1500鋼，門檻加強板零件材料為厚度為1.4mm的Usibor1500 鋼，B柱下板零件材料為厚度為1.4mm 的Ductibor1000鋼，B柱上板零件材料為厚度為1.9mm的Usibor1500鋼，B柱上板Patch板零件為厚度為1.8mm的Usibor2000鋼。以上兩種方案中使用的材料的力學性能參數(shù)如表1所示，其中，A50為標距為50mm的試樣的斷后伸長 率。相比原方案，優(yōu)化方案的顯著特色為采用了Ductibor1000鋼材料來吸收碰撞能量，采用Usibor2000鋼來提升結(jié)構(gòu)強度防止碰撞時零件侵入人體。本方案均采用帶鋁硅涂層的熱成形材料，可以有效地避免加熱時產(chǎn)生大量氧化皮，避免磨損模具，延長了模具壽命，還可以減少后期服役過程中的腐蝕。若采用無涂層裸板材料進行熱沖壓，需要進行拋丸，拋丸后易產(chǎn)生變形，不利于一體式門環(huán)的尺寸精度控制，同時裸板的耐蝕性差于鋁硅涂層板。
成形時先將A柱上邊梁、A 柱下板、門檻加強板、B柱上板、B柱下板的零件材料分別落料成坯板，然后采用半剝離去鍍層的激光拼焊技術(shù)將上述坯板拼焊在一起，A柱上邊梁Patch板和B柱上板Patch板板料通過點焊焊接在相應位置上，形成一體式門環(huán)的坯料，如圖4所示，然后再通過熱沖壓工藝將其整體成形為一體式門環(huán)。拼焊時，通過定位焊接夾具連接在一起，保證激光拼焊焊縫位置精度為±5mm。選擇半剝離去鍍層激光拼焊技術(shù)是因為若不去鍍層直接進行拼焊，涂層中的鋁會存在于焊縫與母材的接頭處，從而削弱焊縫性能，最終導致零件失效。為了驗證不同強度材料之間拼焊焊縫性能，將不同強度材料組合后采用去鍍層激光拼焊工藝連接，熱沖壓完畢后進行拉伸測試，發(fā)現(xiàn)斷裂位置均不位于焊縫處(圖5)，拉伸測試結(jié)果如表2所示，表明焊縫的力學性能均優(yōu)于母板基材。
結(jié)論與展望
(1)設(shè)計開發(fā)出一種采用1000、1500和2000MPa這3種強度的熱成形鋼板，將5種厚度的板料和2個補丁板經(jīng)激光拼焊后成形為一體化門環(huán)。 (2)對傳統(tǒng)沖壓－焊接的門環(huán)和一體式激光拼焊熱成形的門環(huán)分別進行了25%偏置碰撞和 MDB碰撞的數(shù)值仿真，結(jié)果顯示：25%偏置碰撞時，傳統(tǒng)門環(huán)的側(cè)面變形最大侵入量大于190mm，一體式激光拼焊熱成形門環(huán)的側(cè)面變形 最大侵入量為166.313mm，減少了14.4%，且零件變形侵入量小于傳統(tǒng)方案；MDB碰撞時，采用一體式激光拼焊熱成形方案成形的門環(huán)側(cè)面變形侵入量略小于傳統(tǒng)方案；一體式激光拼焊熱成形門環(huán)的整車安全碰撞性能與傳統(tǒng)方案的整車相當，局部區(qū)域碰撞安全性能更優(yōu)。 (3)一體式門環(huán)激光拼焊熱成形后性能測試顯示，組成門環(huán)的各零件性能均能夠達到設(shè)計要求，其中B柱上板Patch板的抗拉強度達到1878MPa，門檻加強板的抗拉強度達到1041 MPa，且韌性好;門環(huán)的5條激光拼焊焊縫的強度均大于較弱側(cè)基材的強度。 (4) 相比于傳統(tǒng)沖壓－焊接的門環(huán)，一體式激光拼焊熱成形的門環(huán)整車減重 10.146kg，減重率為20.6%；材料利用率由66.7%提升至71.19%;單車成本增加80元/車，但輕量化成本增加僅為7.88元，為業(yè)內(nèi)水平的1/3～1/2。 ( 5) 無論是燃油汽車，還是新能源汽車，考慮綜合性能、成本和工藝等因素，高強鋼材仍然為未來汽車白車身選材的重要組成部分。一體式激光拼焊熱成形門環(huán)作為白車身鋼制零件的重要輕量化路徑，應用車型從最初的 SUV車型，逐步發(fā)展到轎車、MPV、皮卡等多樣化車型; 應用部位也從最初的A柱－B柱門環(huán)，逐步發(fā)展到B柱－C 柱門環(huán)，甚至為A柱－B柱－C柱側(cè)圍整體式門環(huán); 已經(jīng)從最初的外板門環(huán)，逐步發(fā)展到內(nèi)、外雙門環(huán)應用。未來，伴隨著碳排放要求和安全性能要求的日益嚴苛，一體式激光拼焊熱成形門環(huán)的應用將日益普及。
