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　　基于熱成形鋼的激光拼焊板的介紹

　　在過去的數十年中，基于燃油經濟性、安全和環保的考慮，整車企業一直致力于白車身的減重。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。為滿足整車企業減重和控制成本的需求，供應商提出了多種基于原材料的替代方案，但都無法實現材料的泛用性和經濟性。激光拼焊工藝作為一種連接工藝，可將兩種或者多種不同材質、不同厚度的原材料結合在一個零部件上，以滿足整車企業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。激光拼焊解決方案平衡了整車企業對零部件性能、重量和成本的多個方面需求。

　　▲激光拼焊解決方案的優勢

　　激光拼焊工藝允許設計部門對每塊子板做定制化的設計，以期零部件的每個部分都達到最能滿足整車企業對性能和重量要求的狀態。相對于其他常見的車身輕量化解決方案，激光拼焊最大的優勢在于其仍然屬于連接技術的范疇。目前基于全球范圍的節能減碳趨勢，整車企業在白車身設計上更傾向于使用整合程度高，中間加工環節少的大型化零部件。為適應這樣的趨勢，鋼制零部件的整體化和大型化的最優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用和推廣。由于傳統冷成型高強鋼固有的回彈等問題的限制，鋼材強度上升到1000MPa 后，成型性會受到極大限制。但在熱成形工藝和材料得到普及后，可加工的鋼材的機械性能逐步攀升到1500MPa，甚至2000MPa。受益于鋼材強度的提升，激光拼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，從而兼具了減重和提升碰撞性能的優勢。

　　基于熱成形鋼的激光拼焊板的優勢

　　通常認為基于熱成形鋼的激光拼焊板具備如下四個優勢，包括：減重、提升碰撞性能、控制綜合成本、降低工裝調試和生產難度。

　　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方面：①激光拼焊工藝為對接焊，取消了搭接點焊所需要的搭接邊。激光拼焊不需要搭接點焊所需要的搭接邊，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。

　　▲激光拼焊工藝示意圖

　　▲更高抗拉強度的熱成形鋼減薄效果示意圖

　　提升碰撞性能

　　相較于傳統的點焊搭接連接工藝，激光拼焊工藝為對接焊工藝。在碰撞的力傳導中，由于對接焊不會受到剪切應力的影響，使碰撞力的傳導更順暢，從而增強了整個結構件的效率。

　　▲點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，從而減少沖壓所需的工裝投入；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難度

　　由于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，沖壓企業在工裝調試階段的調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中表現出較小的不良率，可以有效提升量產的連貫性和效率。

　　基于熱成形鋼的激光拼焊板在車身的應用

　　基于熱成形鋼的激光拼焊板在車身的應用，目前在國內的合資汽車企業和自主汽車企業已經完全普及。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用。基于熱成形鋼的激光拼焊板的應用范圍可參見下圖。

　　▲基于熱成形鋼的激光拼焊板的應用范圍示意圖

　　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，大型化的技術優勢。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用。

　　基于熱成形鋼的激光拼焊門環

　　基于熱成形鋼的激光拼焊門環解決方案，將白車身A 柱到B 柱區域的A 柱上、B 柱本體、門檻、A 柱下等結構件整合為一個大型整體式環形激光拼焊板，一次沖壓成型。

　　▲基于熱成形鋼的激光拼焊門環解決方案

　　該方案具備如下優勢：①將22 個零部件整合減少至4 個零部件；②減重效果明顯（基于上圖測算模型，可單車減重8.6kg）；③將多個零部件的沖壓工裝整合到一套沖壓工裝；④極大的簡化了后續的焊裝工序。目前基于熱成鋼的激光拼焊門環已經在國內外整車企業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。

　　基于熱成形鋼的激光拼焊雙門環

　　基于熱成形鋼的激光拼焊雙門環方案，是在上述基于熱成形鋼的激光拼焊門環方案的進一步擴展。該方案旨在整合白車身從A 柱到C 柱的整個側圍范圍的結構件，形成一個基于熱成形鋼的大型整體式激光拼焊雙門環，一次沖壓成型。