【连接技术】Arplas阿普拉斯焊

随着人们对汽车品质不断提出的高要求，对汽车外观表面质量的要求也越来越高，焊接热变形和焊点压痕这两大外观质量问题的解决已迫在眉睫。传统的电阻点焊技术容易产生热变形，且焊点压痕较深，这就破坏了工件表面原有的涂层，导致零件外观表面难以达到质量要求。为了能够很好的解决上述问题，一种新的焊装连接技术-阿普拉斯焊（Arplas）应运而生。那么，阿普拉斯焊主要用在哪些部位，其工艺的原理优势这样的呢？

实物展示

1 用于侧围与流水槽

图1 点焊与阿普拉斯焊外观（未涂装前）

2 用于窄边焊

图2 用于窄边焊（包边）

3 用于钢质零件

图3 用于钢质正面

图4 用于钢质反面

4 用于铝质零件

图5 用于铝质正面

图6 用于铝质反面

5 用于高强钢

图7 用于高强钢

6实车效果

图8 点焊与阿普拉斯焊的外观对比

工艺简介

阿普拉斯焊（Arplas）是一种基于电阻点焊原理，但采用完全不同于传统点焊技术的方式和参数实现焊接的新型连接技术，英文简称为AL-S。它的原理是利用最小的能量输入，极短时间内达到脉冲峰值，使零件与零件完成熔合焊接，并依然能够完全达到零件焊接结构强度安全。

普通的电阻焊接，焊接脉冲大于8个周波，焊接压力大于3000N，焊接电流一般为11KA，而采用阿普拉斯焊技术焊接脉冲小于1个周波，焊接压力只需1000N，焊接电流可达25KA。阿普拉斯焊采用的是平头式电极帽，在极短时间内高电流脉冲熔化零件完成焊接，焊接热变形和压痕极小。其工艺原理如图9所示。

图9 阿普拉斯焊工艺原理

阿普拉斯焊过程示意如下视频所示：

优缺点

采用阿普拉斯焊接有如下优势：

1.热影响区小。阿普拉斯焊采用的短时间（约4ms）、大电流的工艺，因此，能够减小热影响区。

2. 工件变形小。传统电阻焊汇中普遍存在的热应力，在采用阿普拉斯焊技术的工件中几乎不存在。

3.极窄空间可达。不需要水冷系统（电极、变压器等整套系统不需要水冷，也不需要其它强制冷却方式），只需要气源，因此能够焊接窄边（车门窗框、包边）或空间狭小的地方（如侧围后尾灯位置）完成焊接工作。

4.外观质量好。对于侧围尾灯、门盖包边等关键部位的焊接，采用阿普拉斯焊可以提高产品表面的外观质量。

当然，阿普拉斯焊接系统也存在一些不足：

1.定位要求高。阿普拉斯焊工艺要先在焊接的其中一个板件上冲出凸台，在焊接时，上下电极与凸台位置的对中性要求很高，其焊接质量会受到这个因素的影响。

2.焊枪通用性差。阿普拉斯焊枪可以为极端空间定制专用的电极头、电极臂，此种方法将带来焊枪通用性差的不同避免的劣势。

3.成本较普通点焊高。阿普拉斯焊的工艺要求必须在板件上预先冲出凸台，除了部分焊点处可以在冲压模具中实现，大部分的冲凸设备需要单独定制，且对冲出的凸台需要进行较好的保护，否则将影响焊接质量。但也应该看到，阿普拉斯焊单点的成本较普通点焊节约。

工艺步骤

Arplas阿普拉斯焊接系统根据其焊接原理需使用2种焊枪：Dimplegun和Arplas gun。Dimple用于冲凸台，Arplas用于焊接，焊接Dimple冲出的凸台与外板搭接处，将凸台压平，达到系统要求的焊接强度。

1冲凸

为了能够使能量集中，在焊接之前必须在一个零件上冲出一个凸起（Dimple），阿普拉斯焊接时，该凸起与另一个零件在高电流脉冲下完全熔合。为了减小焊接后压痕，并且同时保证焊接强度的需求，凸起必须呈现一个特殊的锐利形状。如图10所示。

图10 阿普拉斯焊冲凸工序

此冲凸工序可以在零件冲压时操作（要求冲压方向与操作面角度小于15°），或单独设备制作。因为凸起的尺寸质量，尤其是锐度，是保证焊点无瑕疵和焊点强度的重要因素；所以，一般采用生产线加工凸起的方式，采用这种方式，可以避免在运输过程中凸起撞坏。冲凸系统可以分为固定式、固定在机械手上和固定在夹具上三种，如图11所示。

图11 冲凸（Dimple gun）示意

2焊接

由于焊接时间在极短时间内完成，阿普拉斯焊枪和电极设计需满足快速响应并完成熔合焊接。Aplas焊枪可以和各种机器人系统集成，可以焊接的材料厚度范围也很大，它是一种自平衡焊枪，可以补偿日常生产中的偏差，整个焊枪围绕着一体化的变压器组装在一起。变压器在一个固定的框架内，在框架上安装着Arplas焊头、自平衡系统和辅助系统。焊头上安装了质量检测系统，既用于焊接控制，又用于设定焊接参数、记录焊接结果。焊枪结构如图12所示。

图12 焊接（Arplas gun）示意

阿普拉斯焊机的特点是在极短时间内（4ms）达到阿普拉斯焊接必须的电流脉冲峰值（25KA），并且无需冷却系统。其焊枪电极可以连续工作8小时，其表面温度也才近50℃。阿普拉斯焊接和传统电阻焊接脉冲曲线如图13所示。

图13 焊接电流脉冲曲线对比图

应用案例

阿普拉斯目前在国内主要用于钢质零件的焊接，暂无铝质零件应用的案例。钢质零件的焊接应用于如下主机厂及车型：

• 一汽（奥迪Q2、Q3、Q5、A3、A4、大众CC）车门包边后焊接；

• 北京奔驰（E级、C级）窗框窄边焊、车门包边后焊接；

• 上汽通用（凯迪拉克XTS、ATS、昂科威、迈锐宝、XT5、新君威、GL8等）侧围外板与流水槽焊接；

• 吉利汽车（某车型）窗框窄边焊。

外国应用于欧宝、大众、戴姆勒、福特、西雅特、宝马、通用、现代、特斯拉等车企。阿普拉斯焊的应用范围及位置见图14所示。

图14 阿普拉斯焊应用部位示意

总结

Arplas阿普拉斯焊是一种解决车门包边窄边焊、侧围后流水槽质量的极好焊接技术。其在保证了焊接强度、不变形的前提下，形成了压痕小、外观质量好的连接。据阿普拉斯介绍，此技术也能用于高强度钢以及铝合金材质之间的焊接。

通过相关统计，使用阿普拉斯焊接技术可以节约70%电能，它是一种绿色环保型连接技术。我们相信，阿普拉斯焊必将会成为未来高端车型应用的一种趋势。