汽車制造商越來越依賴于激光技術來進行高強度鋼板的(de)加(jia)工處(chu)理。無論是用于焊接、切割或(huo)是表面處(chu)理，激(ji)光加(jia)工的(de)經濟優勢(shi)均得到(dao)進(jin)一步體(ti)現。

高強(qiang)度鋼(gang)板在(zai)汽(qi)車工業(ye)中得(de)(de)到越來(lai)越廣泛的(de)應用，這使得(de)(de)汽(qi)車的(de)制造成本進一(yi)步(bu)降(jiang)低(di)。其原因在(zai)于(yu)，高強(qiang)度鋼(gang)板的(de)使用降(jiang)低(di)了(le)(le)汽(qi)車裝配環節中的(de)零(ling)部件的(de)數量(liang)，因此降(jiang)低(di)了(le)(le)生產成本，減輕了(le)(le)整(zheng)車重(zhong)量(liang)，最終使得(de)(de)汽(qi)車的(de)燃油消耗得(de)(de)以降(jiang)低(di)。

激光堆焊應用——表(biao)面耐磨(mo)處理(li)

新型鋼材(cai)的(de)(de)使用(yong)并非一帆風順，沒(mei)有任(ren)何(he)障(zhang)礙。為了獲得高強度或超高強度性能，通常(chang)在成(cheng)型期間對汽車零部(bu)件進(jin)行(xing)壓(ya)力硬(ying)(ying)化(hua)(hua)處理(li)。奧(ao)地(di)利格拉茨(ci)理(li)工(gong)大學的(de)(de)模(mo)具與成(cheng)型研(yan)(yan)究(jiu)所進(jin)行(xing)的(de)(de)“Cool Tool”項目正是(shi)進(jin)行(xing)了這(zhe)方面的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)。這(zhe)套方案(an)包含(han)了一套對壓(ya)力硬(ying)(ying)化(hua)(hua)過程進(jin)行(xing)低溫回火(huo)的(de)(de)模(mo)具加工(gong)系統，這(zhe)個系統利用(yong)經過改(gai)進(jin)的(de)(de)技術，可以(yi)更加經濟地(di)對硼化(hua)(hua)合(he)金鋼進(jin)行(xing)壓(ya)力硬(ying)(ying)化(hua)(hua)處理(li)。冷卻通道的(de)(de)幾何(he)形狀就像網絡一樣布滿(man)于模(mo)具內部(bu)，從而優化(hua)(hua)了冷卻與加熱(re)能力，縮(suo)短了加工(gong)周(zhou)期。

模具通(tong)(tong)常采用(yong)球墨鑄鐵材料(liao)制成，其(qi)成本很低，而(er)且便(bian)于(yu)進(jin)行二次加工，但是(shi)存在表面(mian)強度低、耐磨(mo)性差等問題，所以有(you)必要在承受高(gao)載荷區域(yu)覆上一層高(gao)硬度材料(liao)，激光粉末(mo)(mo)堆(dui)焊就可完成這(zhe)個操作。事實證(zheng)明，激光粉末(mo)(mo)堆(dui)焊是(shi)一種(zhong)很好的完成此種(zhong)工藝的方法。通(tong)(tong)快激光系統(tong)公司也(ye)進(jin)行了此種(zhong)工藝的研究，并且開發出了金屬粉末(mo)(mo)直接沉積設備(Direct Metal Deposition，DMD)。

在這種工(gong)藝中(zhong)，金屬粉末以與(yu)(yu)激光(guang)光(guang)束同軸的方向被送入工(gong)件表面激光(guang)熔池中(zhong)，而(er)(er)不(bu)必對工(gong)件進行預熱。金屬粉末與(yu)(yu)基(ji)體材(cai)料一起形成了高強度(du)的耐磨冶金混合物。與(yu)(yu)傳(chuan)統的燒結(jie)方法相比，激光(guang)粉末沉(chen)積有(you)(you)著無可(ke)比擬的優勢：熱輸(shu)入量小，硬度(du)增(zeng)加而(er)(er)且表面裂(lie)紋減(jian)少；涂(tu)層內部(bu)硬度(du)有(you)(you)限分布，摩擦系(xi)數(shu)好；基(ji)體材(cai)料變形微乎其微，殘(can)余(yu)應力在成型(xing)中(zhong)不(bu)會導致裂(lie)紋。而(er)(er)且激光(guang)粉末沉(chen)積完全可(ke)以用于自動(dong)化生產。

三維激光切(qie)割——無(wu)可替代的方法

切邊是對(dui)高(gao)強度鋼板的另一項挑戰。三維激光器切割適(shi)用(yong)(yong)于成型鈑金(jin)件(jian)的切邊，特別是對(dui)于強度高(gao)達(da)1500 MPa的鋼板，因(yin)為沒(mei)有(you)其(qi)他的加工方法可(ke)以替代。在(zai)這種情況下，用(yong)(yong)戶就(jiu)沒(mei)有(you)必(bi)要對(dui)昂(ang)貴的沖(chong)壓設備(bei)和剪裁設備(bei)進行投(tou)資。因(yin)為在(zai)加工這些高(gao)硬度的材料(liao)時(shi)，傳統設備(bei)的沖(chong)模或(huo)者刀具的使用(yong)(yong)壽命(ming)會大大縮短(duan)，而激光切割就(jiu)不必(bi)考慮這些問(wen)題，還具有(you)安裝時(shi)間短(duan)、可(ke)靈活更換產(chan)品或(huo)樣品生產(chan)等優點。

通快的(de)(de)(de)三維激光產品TruLaserCell已(yi)應用(yong)于大眾(zhong)帕薩特(te)B側圍的(de)(de)(de)切割，當(dang)然(ran)包括切邊。B側圍由高(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)(gang)板(ban)熱成型而成，其硬度(du)很(hen)高(gao)而且要承受很(hen)大的(de)(de)(de)應力。高(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)(gang)板(ban)所制的(de)(de)(de)B側圍增加(jia)了耐沖撞力，提高(gao)了汽車的(de)(de)(de)安全性。這也(ye)是盡管高(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)(gang)板(ban)的(de)(de)(de)成本較高(gao)，可是汽車制造商還是愿(yuan)意(yi)使用(yong)的(de)(de)(de)原因。

激(ji)光焊接——效率(lv)、柔性、經(jing)濟

激(ji)光(guang)既可(ke)進行高強度鋼板的切割，也可(ke)用于焊接。激(ji)光(guang)焊接效率更高，更加經濟，而(er)且焊接質量(liang)得到(dao)很大提升。但激(ji)光(guang)焊接對精度要求更高，而(er)且激(ji)光(guang)器(qi)的投資(zi)成本相對而(er)言也比較高。

同(tong)激(ji)光(guang)(guang)切割相似，激(ji)光(guang)(guang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)優(you)勢之一就是熱(re)輸(shu)入量很(hen)(hen)小(xiao)。因(yin)為對于(yu)高強(qiang)(qiang)度鋼(gang)板來說，在熱(re)輸(shu)入量過大(da)的(de)情況下，其中某些(xie)合(he)金就會喪失(shi)高強(qiang)(qiang)度的(de)特性。激(ji)光(guang)(guang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)同(tong)樣(yang)也是高質量的(de)加工過程，只(zhi)有很(hen)(hen)小(xiao)的(de)熱(re)變(bian)形，幾(ji)乎不會使材料(liao)產生翹(qiao)曲(qu)，其精度也無與(yu)倫比。除此以外(wai)，激(ji)光(guang)(guang)還(huan)可(ke)以用來焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)某些(xie)不可(ke)想象的(de)部件，如轎車后擋板和頂蓬連接(jie)(jie)(jie)處。而且，激(ji)光(guang)(guang)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)與(yu)傳統點焊(han)(han)相比，需(xu)要(yao)的(de)凸緣(yuan)更小(xiao)，這同(tong)樣(yang)降低了車身重量和燃油消耗。要(yao)實(shi)現這些(xie)優(you)越性，連續焊(han)(han)縫是必要(yao)的(de)。

掃描(miao)(miao)(miao)(miao)(miao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(Scanner Welding)則(ze)提供(gong)了(le)更高的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)效(xiao)率、更大的(de)(de)柔(rou)性以(yi)及(ji)更好經濟性，特別是(shi)(shi)(shi)對(dui)于某些部件(jian)需(xu)要很多(duo)短的(de)(de)搭接(jie)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)時(shi)更是(shi)(shi)(shi)如此。掃描(miao)(miao)(miao)(miao)(miao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)也(ye)被稱之(zhi)為遠距離焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(Remote Welding)，這(zhe)是(shi)(shi)(shi)一(yi)種使(shi)用(yong)掃描(miao)(miao)(miao)(miao)(miao)鏡(jing)(jing)組(zu)的(de)(de)動(dong)態焊(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝。通(tong)常(chang)的(de)(de)工件(jian)移(yi)動(dong)或者是(shi)(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)鏡(jing)(jing)組(zu)移(yi)動(dong)時(shi)間減少了(le)。一(yi)個(ge)或兩個(ge)振鏡(jing)(jing)在(zai)掃描(miao)(miao)(miao)(miao)(miao)鏡(jing)(jing)頭內將激光光束快(kuai)速(su)在(zai)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)之(zhi)間切換，所(suo)需(xu)時(shi)間幾乎為零(ling)。焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)之(zhi)間的(de)(de)距離越大，工件(jian)上的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)數量(liang)越多(duo)，這(zhe)種技(ji)術(shu)的(de)(de)優勢越明顯(xian)。可(ke)以(yi)采用(yong)各種形(xing)狀的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)而不要增加(jia)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)間，這(zhe)使(shi)得熱(re)變形(xing)進一(yi)步降(jiang)低(di)。采用(yong)這(zhe)種技(ji)術(shu)，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)間可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)60%。因此，一(yi)個(ge)掃描(miao)(miao)(miao)(miao)(miao)鏡(jing)(jing)組(zu)工作(zuo)站可(ke)以(yi)替(ti)代幾個(ge)傳統的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)工作(zuo)站。

在(zai)使用這種掃(sao)描(miao)焊(han)接(jie)技術后(hou)，汽車(che)(che)(che)車(che)(che)(che)身(shen)的(de)結構(gou)件可(ke)以變得更(geng)加靈(ling)活。焊(han)縫(feng)形狀(zhuang)可(ke)以根據(ju)焊(han)點的(de)強度(du)要求采用不同的(de)形式。這樣，焊(han)接(jie)凸邊的(de)尺寸(cun)相對(dui)電阻點焊(han)可(ke)以進一(yi)步減小(xiao)(xiao)。汽車(che)(che)(che)制造業因此(ci)得益于重量更(geng)輕、更(geng)加經(jing)濟的(de)高強度(du)零部件。而且(qie)，激(ji)光掃(sao)描(miao)焊(han)接(jie)僅(jin)需要從工件一(yi)側進行焊(han)接(jie)，這可(ke)以使得接(jie)頭尺寸(cun)減小(xiao)(xiao)，降低車(che)(che)(che)身(shen)重量但保證了車(che)(che)(che)身(shen)強度(du)。

例如，掃描焊(han)(han)接(jie)(jie)工作站可(ke)以采用通快TLF激光的TrumaScanL4000或者(zhe)是PFO配合工業機器人來實現。這種工作站也(ye)可(ke)以對整個車(che)身(shen)進(jin)行三維(wei)加工。通快公司的高光束(shu)質(zhi)量的TruDisk固體激光器用來配合機器人系統進(jin)行掃描焊(han)(han)接(jie)(jie)。

對未來車身結構的(de)研究表明，掃(sao)描焊接系統相對于電阻點焊來說，可(ke)以降低30%的(de)投資成本，減少50%的(de)加工(gong)區域，縮短60%的(de)加工(gong)時間。

結論

激(ji)光技術為加(jia)工處理高(gao)強度鋼板(ban)開啟(qi)了一條新(xin)渠(qu)道，提高(gao)了經濟效益(yi)。預(yu)計(ji)未來激(ji)光技術還將對汽車設計(ji)產生巨(ju)大的影響。