ABB的Srinivas Nidamarthi博士縱論汽車組裝接合技術

　　百余年來，整車組裝一直由傳統的機械接合技術唱主角。隨著現代汽車工業不斷引入各類新型制造材料，零部件與金屬底盤的接合工藝也日趨多樣化。

　　下文摘編自Ruari McCallion首發于《汽車制造解決方案》11/12月號的一篇文章

　　百余年來，整車組裝的零部件接合工藝主要依賴焊接、螺栓螺母緊固等傳統機械手段，而膠合、縫合等技術僅限于內飾裝配等少數幾個環節。隨著熱塑性材料等各類新材料在現代汽車工業中的逐漸普及，零部件與金屬底盤的接合工藝也在不斷演進。

　　“一開始，新型的、替代性的接合技術在應用上有比較大的局限性，短期內不見得能取代傳統工藝——比如點焊——的地位，因為今后10年，也就是到2020年左右，汽車設計已經基本定型。”ABB機器人部汽車機器人系統分部技術經理Srinivas Nidamarthi博士預測道。該分部專為航天和汽車企業提供包含鉚接、焊接、壓接、滾邊、粘合等一系列作業環節在內的“交鑰匙”組裝線。

　　典型的ABB白車身點焊系統

　　他指出，現代的白車身組裝涉及15～20種接合技術，其中最常見的3種自動化工藝是點焊（占30%～60%）、弧焊和膠合。

　　其他次要技術包括鉚接（以鋁合金車身為主）、壓接和滾邊等。Nidamarthi認為，滾邊雖是一種傳統工藝，但在當今的汽車組裝環節中依然不可或缺。

　　“冷美學”

　　“車門等外露區域采用滾邊加工，更具有美感，還能提高安全性。”Nidamarthi說，“尾門、后備箱蓋、輪罩這些地方也需要滾邊。”滾邊與壓接類似，屬于冷成型工藝。滾邊需要對金屬邊緣或法蘭施以強力彎曲，整個流程包含三至四道工序。壓接技術則利用金屬板材的塑性變形特性，通過沖壓法完成部件接合。這兩種技術均屬機械性緊鎖，只要不涉及脆性材料，都可實現多層接合。二者工藝相對簡單，噪聲小，能耗低，不像焊接需要高壓電支持。

ABB滾邊系統

　　滾邊技術也有其局限性：一是非扁平材料不能發揮最佳效果；二是材料需要帶法蘭邊，導致重量增加。不過總體而言，還是利大于弊。“金屬卷邊很難點焊，由此催生了激光焊、銅焊等一批接近無法蘭接合的技術。”ABB正是這些新型技術的提供商之一。

　　“我們將壓接、鉚接和滾邊歸為一類，稱為冷壓力應用技術。”Nidarmarthi繼續介紹說，“不同的技術都有各自的優缺點。究竟選擇哪一項技術，取決于具體的材料組合和車輛約束條件。冷壓力技術需要使用重型沖壓機，因此，壓接和滾邊的理想對象是延展性材料。至于脆性材料，比如雪佛蘭Corvette使用的鎂合金，就不適合這兩種工藝了，而應該有針對性地選用其他接合技術。”對于該車型，Nidamarthi傾向于粘合工藝，這種技術更清潔，無需施加強壓力，而且能一次加工完成。不過，壓接和滾邊也自有其優勢。

　　“在一個表面涂覆粘合劑時，另一個表面不會自動同時到位。”他解釋說，“壓接和滾邊卻能準確無誤地自動完成接合，不用操心對位問題。”大部分自動化工序都存在一定的錯位率，粘合也不例外，采用視覺系統和高精度計算技術（如機器人控制膠槍）可以克服這一點。陶氏化學的一項相關研究顯示，僅用0.5千克粘合劑最多可為車輛減重23千克。

　　一方面，激光焊等先進技術的投資和運營成本居高不下，使一批潛在用戶望而卻步；而另一方面，這些技術又因其柔性優勢而獲得青睞。除新興的膠槍粘合技術之外，由機器人控制的焊機及壓接/滾邊設備也可在車身裝配車間自由移位，從而使接合環節的成本效益達到最大化。

　　各顯其能

　　面對不斷出現的新材料，OEM廠商必須做出決策，是對現有接合工藝實施適應性改造，還是直接采用相匹配的新工藝。新型焊接技術、強適應性的壓接/滾邊技術、以及對連接不同金屬極富靈活性的緊固技術，都將在接合領域中占有一席之地。與此同時，隨著車體輕量化需求的上升，接合強度標準的提高，粘合技術的市場份額很可能持續擴大，但固化時間長、投資成本大的劣勢又會延緩其普及速度。