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　　基于熱成形鋼的激光拼焊板的介紹

　　在過去的數(shù)十年中，基于燃油經(jīng)濟(jì)性、安全和環(huán)保的考慮，整車企業(yè)一直致力于白車身的減重。該目標(biāo)旨在提升車身結(jié)構(gòu)舒適性和安全性的前提下，提升燃油經(jīng)濟(jì)性和降低碳排放。為滿足整車企業(yè)減重和控制成本的需求，供應(yīng)商提出了多種基于原材料的替代方案，但都無法實(shí)現(xiàn)材料的泛用性和經(jīng)濟(jì)性。激光拼焊工藝作為一種連接工藝，可將兩種或者多種不同材質(zhì)、不同厚度的原材料結(jié)合在一個(gè)零部件上，以滿足整車企業(yè)設(shè)計(jì)部門對(duì)單一零部件上不同區(qū)域的不同性能和重量的要求。激光拼焊解決方案平衡了整車企業(yè)對(duì)零部件性能、重量和成本的多個(gè)方面需求。

　　▲激光拼焊解決方案的優(yōu)勢(shì)

　　激光拼焊工藝允許設(shè)計(jì)部門對(duì)每塊子板做定制化的設(shè)計(jì)，以期零部件的每個(gè)部分都達(dá)到最能滿足整車企業(yè)對(duì)性能和重量要求的狀態(tài)。相對(duì)于其他常見的車身輕量化解決方案，激光拼焊最大的優(yōu)勢(shì)在于其仍然屬于連接技術(shù)的范疇。目前基于全球范圍的節(jié)能減碳趨勢(shì)，整車企業(yè)在白車身設(shè)計(jì)上更傾向于使用整合程度高，中間加工環(huán)節(jié)少的大型化零部件。為適應(yīng)這樣的趨勢(shì)，鋼制零部件的整體化和大型化的最優(yōu)路線仍然是采用激光拼焊的解決方案。

　　激光拼焊解決方案的減重效果，很大程度上受益于作為拼焊板基材的熱成形材料的應(yīng)用和推廣。由于傳統(tǒng)冷成型高強(qiáng)鋼固有的回彈等問題的限制，鋼材強(qiáng)度上升到1000MPa 后，成型性會(huì)受到極大限制。但在熱成形工藝和材料得到普及后，可加工的鋼材的機(jī)械性能逐步攀升到1500MPa，甚至2000MPa。受益于鋼材強(qiáng)度的提升，激光拼焊板的基材可以使用厚度較薄，而強(qiáng)度大大提高的熱成形材料，從而兼具了減重和提升碰撞性能的優(yōu)勢(shì)。

　　02

　　基于熱成形鋼的激光拼焊板的優(yōu)勢(shì)

　　通常認(rèn)為基于熱成形鋼的激光拼焊板具備如下四個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括：減重、提升碰撞性能、控制綜合成本、降低工裝調(diào)試和生產(chǎn)難度。

　　減重

　　基于熱成形鋼的激光拼焊板的減重效果來源于如下兩個(gè)方面：①激光拼焊工藝為對(duì)接焊，取消了搭接點(diǎn)焊所需要的搭接邊。激光拼焊不需要搭接點(diǎn)焊所需要的搭接邊，從而減少了重疊部位的材料重量。②更高強(qiáng)度的熱成形鋼帶來的減薄效果。在實(shí)現(xiàn)等效的碰撞效果的前提下，熱成形鋼的使用可以實(shí)現(xiàn)基材的減薄。

　　▲激光拼焊工藝示意圖

　　▲更高抗拉強(qiáng)度的熱成形鋼減薄效果示意圖

　　提升碰撞性能

　　相較于傳統(tǒng)的點(diǎn)焊搭接連接工藝，激光拼焊工藝為對(duì)接焊工藝。在碰撞的力傳導(dǎo)中，由于對(duì)接焊不會(huì)受到剪切應(yīng)力的影響，使碰撞力的傳導(dǎo)更順暢，從而增強(qiáng)了整個(gè)結(jié)構(gòu)件的效率。

　　▲點(diǎn)焊與激光拼焊示意圖

　　控制綜合成本

　　基于熱成形鋼的激光拼焊解決方案對(duì)零部件綜合成本的控制來源于如下方面：①通過降低落料的工程廢料率降低材料成本；②激光拼焊方案使零部件整體化，從而減少?zèng)_壓所需的工裝投入；③激光拼焊使零部件整體化，從而減少后續(xù)零部件和車身焊裝的工序和工裝投入。

　　▲通過降低落料的工程廢料率降低材料成本

　　降低工裝調(diào)試和生產(chǎn)難度

　　由于熱成形鋼在熱成形工藝中表現(xiàn)出較小的回彈和良好的成型性能，沖壓企業(yè)在工裝調(diào)試階段的調(diào)試成本和周期可以得到控制，且熱成形鋼在熱成形工藝的量產(chǎn)中表現(xiàn)出較小的不良率，可以有效提升量產(chǎn)的連貫性和效率。

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　　基于熱成形鋼的激光拼焊板在車身的應(yīng)用

　　基于熱成形鋼的激光拼焊板在車身的應(yīng)用，目前在國內(nèi)的合資汽車企業(yè)和自主汽車企業(yè)已經(jīng)完全普及。在諸多車型白車身的上下車體零部件上都有廣泛而深入的應(yīng)用?；跓岢尚武摰募す馄春赴宓膽?yīng)用范圍可參見下圖。

　　▲基于熱成形鋼的激光拼焊板的應(yīng)用范圍示意圖

　　如前所述，激光拼焊工藝作為一種連接工藝，具有使零部件整體化，大型化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。本文著重介紹兩種基于白車身上車體的基于熱成形鋼的大型激光拼焊板的應(yīng)用。

　　基于熱成形鋼的激光拼焊門環(huán)

　　基于熱成形鋼的激光拼焊門環(huán)解決方案，將白車身A 柱到B 柱區(qū)域的A 柱上、B 柱本體、門檻、A 柱下等結(jié)構(gòu)件整合為一個(gè)大型整體式環(huán)形激光拼焊板，一次沖壓成型。

　　▲基于熱成形鋼的激光拼焊門環(huán)解決方案

　　該方案具備如下優(yōu)勢(shì)：①將22 個(gè)零部件整合減少至4 個(gè)零部件；②減重效果明顯（基于上圖測(cè)算模型，可單車減重8.6kg）；③將多個(gè)零部件的沖壓工裝整合到一套沖壓工裝；④極大的簡化了后續(xù)的焊裝工序。目前基于熱成鋼的激光拼焊門環(huán)已經(jīng)在國內(nèi)外整車企業(yè)的主力暢銷車型上逐漸推廣。支撐該方案的原材料和加工供應(yīng)鏈已經(jīng)有了充足的技術(shù)和設(shè)備積累。

　　基于熱成形鋼的激光拼焊雙門環(huán)

　　基于熱成形鋼的激光拼焊雙門環(huán)方案，是在上述基于熱成形鋼的激光拼焊門環(huán)方案的進(jìn)一步擴(kuò)展。該方案旨在整合白車身從A 柱到C 柱的整個(gè)側(cè)圍范圍的結(jié)構(gòu)件，形成一個(gè)基于熱成形鋼的大型整體式激光拼焊雙門環(huán)，一次沖壓成型。

　　▲基于熱成形鋼的激光拼焊雙門環(huán)方案

　　該方案具備如下優(yōu)勢(shì)：①將更多的零部件整合減少至1 個(gè)零部件；②減重效果明顯（基于上圖測(cè)算模型，可單車減重22kg）；③將多個(gè)零部件的沖壓工裝整合到一套沖壓工裝；④極大的簡化了后續(xù)的焊裝工序。

　　該方案已進(jìn)行了軟模沖壓的成型性驗(yàn)證。目前已在多個(gè)合資汽車企業(yè)和自主汽車企業(yè)的新車型上進(jìn)行預(yù)研和方案設(shè)計(jì)。

　　▲軟模沖壓成型

　　綜上所述，基于熱成形鋼的激光拼焊板方案作為一種先進(jìn)的連接工藝，在鋼制零部件的大型化、整體化的趨勢(shì)中具有獨(dú)一無二的綜合優(yōu)勢(shì)。在后續(xù)鋼制上下白車身的技術(shù)發(fā)展中，將會(huì)為車身輕量化、碰撞性能提升、節(jié)能減碳等方面繼續(xù)做出貢獻(xiàn)。