汽车用激光拼焊接技术及市场发展现状

汽车用激光拼焊技术及市场发展现状

拼焊技术,即可将经不同表面处理、不同钢种、不同厚度的2块或多块钢板通过--种焊接方法，自由组合使之成为一个毛坯件,汽车厂直接使用此毛坯件冲压成零部件。因其具有自由组合,类似裁缝的性质,可将不同的钢板进行拼接,故此项技术一推出,便将此类钢板称为拼焊板”( Tailor Welded Blanks)。

拼焊板源于20世纪80年代，出现在汽车工业，当时主要是为了解决钢厂轧机轧出的钢板板宽不够的问题，通过拼焊技术从而满足汽车工业对宽板的需求故以将相同厚度的钢板进行拼焊为主。

随着汽车工业的发展,拼焊板向差厚板方向发展,即可将不同厚度的钢板实现拼焊,此时才真正实现了汽车钢板拼焊的目的。

1，拼焊技术的种类

进行拼焊的焊接方法有多种,如滚压电阻缝焊，激光焊、等离子焊、电子束焊、气体保护焊等但在汽厂目前被广泛采用的是滚压电阻焊接方法或激光焊接2种方法。

图1比较了2种主要拼焊板技术的异同。滚压电阻焊通常采用搭接接头,滚压缝焊需要一个非常小的搭接量,通常是较薄钢板厚度的1.5倍。当2个焊件使用滚压缝焊方法焊在--起的时候焊接区域同时也被挤压,从而使焊接接头比各单个焊件都稍微厚-一点。由于滚压焊缝产生的热影响区较大,因此使金属材料在更大范围内再次结晶,并使材料的性能发生变化。而激光焊接拼焊薄板,采用对接方式,不采用搭接从而可以使整个焊接区域的厚度均匀。与滚压缝焊相比,激光拼焊形成的热影响区较小，对钢板毛坯件成形性能的降低影响较小[23),故激光拼焊技术有取代滚压缝焊的趋势。对于滚压缝焊生产的拼焊板,由于生产厂设备投资的问题，目前仍然在生产与使用,但由于其无法与激光拼焊板的优势相比较,被激光拼焊板取代只是一个时间问题。

2，激光拼焊 技术的特点

利用激光焊接技术生产的拼焊板具有巨大的优势,根据国外学者的研究，优点很多,主要体现在以下几方面。

1)减少零件数量通过激光拼焊板的使用,将原来多个零部件冲压后再用点焊连接起来的工序转变成通过激光拼焊将多张钢板连接在--起然后进行冲压成一个零部件,取代了原先多个零部件,从而实现了一体成型,减少了大量冲压设备和模具,简化工序,并且提高车身装配精度。在这一方面的典型运用便是轿车的侧围板,通过激光拼焊将5~6张不同厚度的钢板连接成一个毛坯件,再进行冲压成一个零部件,从而大大减少了汽车厂冲压工序和模具数量。

2)减轻零件重量由 于采用不同厚度钢板的拼接,对不承受载荷或承载较小的部位,可采用比原先更薄的钢板，从而减轻了车身整体重量。

3)提高车身耐蚀性采用不同表面处理的钢板进行拼接,使--些受腐蚀较严重的部位可选用更耐蚀的镀锌钢板和其他合金镀层板。

4)为生产宽体车提供可能由于受钢厂 轧机宽度的限制,钢厂提供的板宽是有--定限度的,而随着汽车工业的发展,汽车对宽板的需求却日趋紧迫，采用激光拼焊不失为一-种有效而经济的工艺方法。

5)提高车身质量和安全性这 是汽车结构件采用激光拼焊板最重要的原因之一，由于采用连续的激光焊接代替不连续的点焊,使车身结构刚性和可靠性得到大大提高。同时在有碰撞要求的部位，通过使用高强钢或厚板，而在要求低的部位,使用低强钢或薄板，从而大大提高了汽车零部件抗碰撞的能力。激光拼焊正是适应了在该要加强的部位进行加强的需要，通过厚板和薄板的连接或者高强钢与低强钢的连接,对汽车安全性提高的效果要大大优于钢板厚度或强度等级没有变化的情况。

ULSAB项目于1998年生产出样车，在这一超轻型车上运用的拼焊板零部件数量达到16件,约占.车身重量的45%,由于通过采用拼焊板技术，使车身零件数量约减少25 %、抗扭刚度提高了65%、振动特性改善35%,并且增强了弯曲刚度。

3，激光拼焊板市 场供应模式

20世纪80年代后激光加工技术在汽车行业的应用开始迅速增加，直到90年代末,激光拼焊技术才开始在各大汽车厂得到广泛应用。在拼焊板中,激光拼焊板以其高质量、高效益、低成本受到汽车和钢铁工业界的极大关注。其运用的重点也逐渐从解决板宽发展到主要解决降低车身重量、降低油耗和减少污染排放。

对于如何满足汽车工业对激光拼焊板的需求,世界各国有着不同的发展模式。关于激光拼焊板的生产供应，以欧.美、日等发达国家的情况来分析，其研究和生产的主要可分为3种类型:以欧洲为代表,将拼焊板的研究和生产集中在钢厂,根据汽车厂的需求生产出满足汽车设计和生产要求的产品;以日本为代表,由各汽车厂独立完成(前提条件是汽车生产规模相对较大);以美国为代表, - .般由中间公司(这些中间公司大多由钢厂、汽车厂和第3方合资经营)进行研究和生产,将产品提供给汽车厂。

激光拼焊板的使用目前正处于爬坡阶段,长春一汽是我国最早采用这种技术的汽车厂之一。随着近几年国内中gao档轿车生产量的逐渐扩大,国内对激光拼焊板的需求量正逐年上升。如上海大众、上海通用.长春一汽、广州本田等各类轿车的某些零部件都已经采用激光拼焊板,国内市场对激光拼焊板需求越来越多。

我国对激光拼焊板生产的研究和应用，以宝钢反应最为积极。宝钢从1991年就开始对激光拼焊技术进行跟踪研究。已完成多家汽车厂部分零件的工艺研究，且进行了实冲试验,达到实际车身零件对激光拼焊板的要求。武汉蒂森克虏伯中人激光拼焊有限公司首期在武汉安装激光拼焊板生产线第1条生产线已于2002年10月安装到位。宝钢国际贸易公司在长春一-汽 成立了合资公司,引进激光拼焊生产线用于解决长春一汽所需的激光拼焊板。.上海 宝钢阿赛洛激光拼焊板公司,引进激光拼焊生产线已于2004年全面投产。针对国内汽车行业轿车种类多、数量少的特点国内钢铁行业已经开始将激光拼焊板生产进行集中供应，从而降低生产成本，满足汽车厂对激光拼焊板的需求,同时将激光拼焊这一先进技术在国内进行进一步的推广和应用，为国内汽车工业的发展提供强有利的支撑。

4，结语

激光拼焊技术随着汽车工业对减重、提高安全性的需求而诞生，适应汽车工业发展趋势而发展必然具有强大的生命力。随着国内汽车工业对激光拼焊板优势的认识逐渐增强，对激光拼焊板的需求必然会越来越大，同时也可看到随着国内钢铁行业投资建设的激光拼焊板工厂全面运转,正逐渐能够全面替代进口激光拼焊板,满足国内汽车工业对激光拼焊的需求同时在这一行业的竞争必然也会越来越激烈。