【連接技術】Arplas阿普拉斯焊

02-25

隨著人們對汽車品質不斷提出的高要求，對汽車外觀表面質量的要求也越來越高，焊接熱變形和焊點壓痕這兩大外觀質量問題的解決已迫在眉睫。傳統的電阻點焊技術容易產生熱變形，且焊點壓痕較深，這就破壞了工件表面原有的塗層，導致零件外觀表面難以達到質量要求。為了能夠很好的解決上述問題，一種新的焊裝連接技術-阿普拉斯焊（Arplas）應運而生。那麼，阿普拉斯焊主要用在哪些部位，其工藝的原理優勢這樣的呢？

實物展示

1 用於側圍與流水槽

圖1 點焊與阿普拉斯焊外觀（未塗裝前）

2 用於窄邊焊

圖2 用於窄邊焊（包邊）

3 用於鋼質零件

圖3 用於鋼質正面

圖4 用於鋼質反面

4 用於鋁質零件

圖5 用於鋁質正面

圖6 用於鋁質反面

5 用於高強鋼

圖7 用於高強鋼

6實車效果

圖8 點焊與阿普拉斯焊的外觀對比

工藝簡介

阿普拉斯焊（Arplas）是一種基於電阻點焊原理，但採用完全不同於傳統點焊技術的方式和參數實現焊接的新型連接技術，英文簡稱為AL-S。它的原理是利用最小的能量輸入，極短時間內達到脈衝峰值，使零件與零件完成熔合焊接，並依然能夠完全達到零件焊接結構強度安全。

普通的電阻焊接，焊接脈衝大於8個周波，焊接壓力大於3000N，焊接電流一般為11KA，而採用阿普拉斯焊技術焊接脈衝小於1個周波，焊接壓力只需1000N，焊接電流可達25KA。阿普拉斯焊採用的是平頭式電極帽，在極短時間內高電流脈衝熔化零件完成焊接，焊接熱變形和壓痕極小。其工藝原理如圖9所示。

圖9 阿普拉斯焊工藝原理

阿普拉斯焊過程示意如下視頻所示：

優缺點

採用阿普拉斯焊接有如下優勢：

1.熱影響區小。阿普拉斯焊採用的短時間（約4ms）、大電流的工藝，因此，能夠減小熱影響區。

2. 工件變形小。傳統電阻焊匯中普遍存在的熱應力，在採用阿普拉斯焊技術的工件中幾乎不存在。

3.極窄空間可達。不需要水冷系統（電極、變壓器等整套系統不需要水冷，也不需要其它強製冷卻方式），只需要氣源，因此能夠焊接窄邊（車門窗框、包邊）或空間狹小的地方（如側圍後尾燈位置）完成焊接工作。

4.外觀質量好。對於側圍尾燈、門蓋包邊等關鍵部位的焊接，採用阿普拉斯焊可以提高產品表面的外觀質量。

當然，阿普拉斯焊接系統也存在一些不足：

1.定位要求高。阿普拉斯焊工藝要先在焊接的其中一個板件上衝出凸台，在焊接時，上下電極與凸台位置的對中性要求很高，其焊接質量會受到這個因素的影響。

2.焊槍通用性差。阿普拉斯焊槍可以為極端空間定製專用的電極頭、電極臂，此種方法將帶來焊槍通用性差的不同避免的劣勢。

3.成本較普通點焊高。阿普拉斯焊的工藝要求必須在板件上預先衝出凸台，除了部分焊點處可以在衝壓模具中實現，大部分的沖凸設備需要單獨定製，且對衝出的凸台需要進行較好的保護，否則將影響焊接質量。但也應該看到，阿普拉斯焊單點的成本較普通點焊節約。

工藝步驟

Arplas阿普拉斯焊接系統根據其焊接原理需使用2種焊槍：Dimplegun和Arplas gun。Dimple用於沖凸台，Arplas用於焊接，焊接Dimple衝出的凸台與外板搭接處，將凸台壓平，達到系統要求的焊接強度。

1沖凸

為了能夠使能量集中，在焊接之前必須在一個零件上衝出一個凸起（Dimple），阿普拉斯焊接時，該凸起與另一個零件在高電流脈衝下完全熔合。為了減小焊接後壓痕，並且同時保證焊接強度的需求，凸起必須呈現一個特殊的銳利形狀。如圖10所示。

圖10 阿普拉斯焊沖凸工序

此沖凸工序可以在零件衝壓時操作（要求衝壓方向與操作面角度小於15°），或單獨設備製作。因為凸起的尺寸質量，尤其是銳度，是保證焊點無瑕疵和焊點強度的重要因素；所以，一般採用生產線加工凸起的方式，採用這種方式，可以避免在運輸過程中凸起撞壞。沖凸系統可以分為固定式、固定在機械手上和固定在夾具上三種，如圖11所示。

圖11 沖凸（Dimple gun）示意

2焊接

由於焊接時間在極短時間內完成，阿普拉斯焊槍和電極設計需滿足快速響應並完成熔合焊接。Aplas焊槍可以和各種機器人系統集成，可以焊接的材料厚度範圍也很大，它是一種自平衡焊槍，可以補償日常生產中的偏差，整個焊槍圍繞著一體化的變壓器組裝在一起。變壓器在一個固定的框架內，在框架上安裝著Arplas焊頭、自平衡系統和輔助系統。焊頭上安裝了質量檢測系統，既用於焊接控制，又用於設定焊接參數、記錄焊接結果。焊槍結構如圖12所示。

圖12 焊接（Arplas gun）示意

阿普拉斯焊機的特點是在極短時間內（4ms）達到阿普拉斯焊接必須的電流脈衝峰值（25KA），並且無需冷卻系統。其焊槍電極可以連續工作8小時，其表面溫度也才近50℃。阿普拉斯焊接和傳統電阻焊接脈衝曲線如圖13所示。

圖13 焊接電流脈衝曲線對比圖

應用案例

阿普拉斯目前在國內主要用於鋼質零件的焊接，暫無鋁質零件應用的案例。鋼質零件的焊接應用於如下主機廠及車型：

一汽（奧迪Q2、Q3、Q5、A3、A4、大眾CC）車門包邊後焊接；
北京賓士（E級、C級）窗框窄邊焊、車門包邊後焊接；
上汽通用（凱迪拉克XTS、ATS、昂科威、邁銳寶、XT5、新君威、GL8等）側圍外板與流水槽焊接；
吉利汽車（某車型）窗框窄邊焊。

外國應用於歐寶、大眾、戴姆勒、福特、西雅特、寶馬、通用、現代、特斯拉等車企。阿普拉斯焊的應用範圍及位置見圖14所示。

圖14 阿普拉斯焊應用部位示意

總結

Arplas阿普拉斯焊是一種解決車門包邊窄邊焊、側圍後流水槽質量的極好焊接技術。其在保證了焊接強度、不變形的前提下，形成了壓痕小、外觀質量好的連接。據阿普拉斯介紹，此技術也能用於高強度鋼以及鋁合金材質之間的焊接。

通過相關統計，使用阿普拉斯焊接技術可以節約70%電能，它是一種綠色環保型連接技術。我們相信，阿普拉斯焊必將會成為未來高端車型應用的一種趨勢。