幹貨｜基於熱成形鋼的激光拚焊板在車身的應用

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊板的介紹

　　在過去的數十年中，基於(yu) 燃油經濟性、安全和環保的考慮，整車企業(ye) 一直致力於(yu) 白車身的減重。該目標旨在提升車身結構舒適性和安全性的前提下，提升燃油經濟性和降低碳排放。為(wei) 滿足整車企業(ye) 減重和控製成本的需求，供應商提出了多種基於(yu) 原材料的替代方案，但都無法實現材料的泛用性和經濟性。激光拚焊工藝作為(wei) 一種連接工藝，可將兩(liang) 種或者多種不同材質、不同厚度的原材料結合在一個(ge) 零部件上，以滿足整車企業(ye) 設計部門對單一零部件上不同區域的不同性能和重量的要求。激光拚焊解決(jue) 方案平衡了整車企業(ye) 對零部件性能、重量和成本的多個(ge) 方麵需求。

　　▲激光拚焊解決(jue) 方案的優(you) 勢

　　激光拚焊工藝允許設計部門對每塊子板做定製化的設計，以期零部件的每個(ge) 部分都達到最能滿足整車企業(ye) 對性能和重量要求的狀態。相對於(yu) 其他常見的車身輕量化解決(jue) 方案，激光拚焊最大的優(you) 勢在於(yu) 其仍然屬於(yu) 連接技術的範疇。目前基於(yu) 全球範圍的節能減碳趨勢，整車企業(ye) 在白車身設計上更傾(qing) 向於(yu) 使用整合程度高，中間加工環節少的大型化零部件。為(wei) 適應這樣的趨勢，鋼製零部件的整體(ti) 化和大型化的最優(you) 路線仍然是采用激光拚焊的解決(jue) 方案。

　　激光拚焊解決(jue) 方案的減重效果，很大程度上受益於(yu) 作為(wei) 拚焊板基材的熱成形材料的應用和推廣。由於(yu) 傳(chuan) 統冷成型高強鋼固有的回彈等問題的限製，鋼材強度上升到1000MPa 後，成型性會(hui) 受到極大限製。但在熱成形工藝和材料得到普及後，可加工的鋼材的機械性能逐步攀升到1500MPa，甚至2000MPa。受益於(yu) 鋼材強度的提升，激光拚焊板的基材可以使用厚度較薄，而強度大大提高的熱成形材料，從(cong) 而兼具了減重和提升碰撞性能的優(you) 勢。

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊板的優(you) 勢

　　通常認為(wei) 基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊板具備如下四個(ge) 優(you) 勢，包括：減重、提升碰撞性能、控製綜合成本、降低工裝調試和生產(chan) 難度。

　　減重

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊板的減重效果來源於(yu) 如下兩(liang) 個(ge) 方麵：①激光拚焊工藝為(wei) 對接焊，取消了搭接點焊所需要的搭接邊。激光拚焊不需要搭接點焊所需要的搭接邊，從(cong) 而減少了重疊部位的材料重量。②更高強度的熱成形鋼帶來的減薄效果。在實現等效的碰撞效果的前提下，熱成形鋼的使用可以實現基材的減薄。

　　▲激光拚焊工藝示意圖

　　▲更高抗拉強度的熱成形鋼減薄效果示意圖

　　提升碰撞性能

　　相較於(yu) 傳(chuan) 統的點焊搭接連接工藝，激光拚焊工藝為(wei) 對接焊工藝。在碰撞的力傳(chuan) 導中，由於(yu) 對接焊不會(hui) 受到剪切應力的影響，使碰撞力的傳(chuan) 導更順暢，從(cong) 而增強了整個(ge) 結構件的效率。

　　▲點焊與(yu) 激光拚焊示意圖

　　控製綜合成本

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊解決(jue) 方案對零部件綜合成本的控製來源於(yu) 如下方麵：①通過降低落料的工程廢料率降低材料成本；②激光拚焊方案使零部件整體(ti) 化，從(cong) 而減少衝(chong) 壓所需的工裝投入；③激光拚焊使零部件整體(ti) 化，從(cong) 而減少後續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

　　降低工裝調試和生產(chan) 難度

　　由於(yu) 熱成形鋼在熱成形工藝中表現出較小的回彈和良好的成型性能，衝(chong) 壓企業(ye) 在工裝調試階段的調試成本和周期可以得到控製，且熱成形鋼在熱成形工藝的量產(chan) 中表現出較小的不良率，可以有效提升量產(chan) 的連貫性和效率。

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊板在車身的應用

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊板在車身的應用，目前在國內(nei) 的合資汽車企業(ye) 和自主汽車企業(ye) 已經完全普及。在諸多車型白車身的上下車體(ti) 零部件上都有廣泛而深入的應用。基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊板的應用範圍可參見下圖。

　　▲基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊板的應用範圍示意圖

　　如前所述，激光拚焊工藝作為(wei) 一種連接工藝，具有使零部件整體(ti) 化，大型化的技術優(you) 勢。本文著重介紹兩(liang) 種基於(yu) 白車身上車體(ti) 的基於(yu) 熱成形鋼的大型激光拚焊板的應用。

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊門環

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊門環解決(jue) 方案，將白車身A 柱到B 柱區域的A 柱上、B 柱本體(ti) 、門檻、A 柱下等結構件整合為(wei) 一個(ge) 大型整體(ti) 式環形激光拚焊板，一次衝(chong) 壓成型。

　　▲基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊門環解決(jue) 方案

　　該方案具備如下優(you) 勢：①將22 個(ge) 零部件整合減少至4 個(ge) 零部件；②減重效果明顯（基於(yu) 上圖測算模型，可單車減重8.6kg）；③將多個(ge) 零部件的衝(chong) 壓工裝整合到一套衝(chong) 壓工裝；④極大的簡化了後續的焊裝工序。目前基於(yu) 熱成鋼的激光拚焊門環已經在國內(nei) 外整車企業(ye) 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鏈已經有了充足的技術和設備積累。

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊雙門環

　　基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊雙門環方案，是在上述基於(yu) 熱成形鋼的激光拚焊門環方案的進一步擴展。該方案旨在整合白車身從(cong) A 柱到C 柱的整個(ge) 側(ce) 圍範圍的結構件，形成一個(ge) 基於(yu) 熱成形鋼的大型整體(ti) 式激光拚焊雙門環，一次衝(chong) 壓成型。