铝铁混合焊接的新工艺方法及历史演变

最近被Tata Steel收购的国际钢铁公司Corus研发了一种名为“无焊剂激光焊接”的新技术，可应用在汽车组装过程中，较好地将铝、铁两种金属焊接在一起。新技术的研发工作由位于荷兰的Cours研究设计技术中心完成，以满足汽车工业界在车型设计和制造领域日益增加的对多种金属混合使用的需求，同时实现车辆减重及减少Co2排放量的目标。

    对于全球汽车工业界而言，尽管减轻车重以达到减少Co2排放量依然是主要是技术发展的主要动力之一，但与此同时，同样需要关注生产商降低成本的要求。由于其良好的性能和成本优势，对于量产车型，钢铁依然无可争议地成为车身主要部件结构的*材料。但是，有时汽车设计师为了某些特殊目的，例如为了获得最适合于驾驶的质量分布情况，他们会在车辆部分类似罩板或是顶棚之类易于减重的结构中采用铝来代替钢铁。

    尽管到目前为止，将铁焊接到铝材上依然是一个非常复杂的工艺过程，对于制造商而言，依然是一个必须面对的挑战。当两种材料焊接在一起时，会生产较厚的化合物层，将使焊点较一般情况更为脆弱，难以满足汽车工业生产的要求。在使用基于激光的焊接技术的过程中，通过控制热量输入可以减少这一化合物层的厚度。但是，传统的激光焊接方法要求使用含有盐基化合物的焊剂。这将会带来另一个问题，即这种焊剂易于使焊点受到更多腐蚀。

    上图：熔化的填充物溶化一侧的钢铁材料形成焊点，从而将二者粘接在一起。这种新技术所形成的化合物非常薄，使得在焊点处的材料性能在某些情况下可能还会优于铝、铁二者各自的性能

    由于新研发的工艺技术在焊接过程中不需要使用焊剂，Corus公司坚信这将显著降低生产过程中的费用和时间成本。此外，由于未使用含有盐基化合物的焊剂，焊点将不再受到由于可能存在的腐蚀所产生的威胁。

    无焊剂激光焊接技术通过使用一种含有铝填充物的金属丝在焊接面的铝材一侧制造一个焊接点。熔化的填充物附着在另一侧的钢铁材料上，从而将二者粘接在一起。非常重要的一点是，实验已经表明，这种新技术所形成的化合物层非常薄，使得在焊点处的材判性能在某些情况下，可能还会优于铝、铁二者各自的性能。

    Corus研究设计技术中心的Jurgen Vrenken指出:“我们所研发的独特的无焊剂激光焊接技术是综合应用金属材料科学与工程经验，以帮助制造商在实际生产中降低成本消耗的一个成功范例。我们相信，由于新的焊接工艺可以很好地将类似于顶棚之类的铝质结构焊接至钢质白车身，这对干生产商而言，意味着他们在实现车辆轻量化的过程中，除去选择高强度的优质钢材之外，又多了一个更好的选择。