汽車制造商越來越依賴于激光技術(shù)來進行高強度鋼板的加工處理,。無論是用于焊接,、切割或是表面處理，激光加工的經(jīng)濟優(yōu)勢均得到進一步體現(xiàn)。
高強度鋼板在汽車工業(yè)中得到越來越廣泛的應用,，這使得汽車的制造成本進一步降低,。其原因在于,，高強度鋼板的使用降低了汽車裝配環(huán)節(jié)中的零部件的數(shù)量,，因此降低了生產(chǎn)成本，減輕了整車重量,，最終使得汽車的燃油消耗得以降低,。
激光堆焊應用——表面耐磨處理
新型鋼材的使用并非一帆風順，沒有任何障礙,。為了獲得高強度或超高強度性能,，通常在成型期間對汽車零部件進行壓力硬化處理。奧地利格拉茨理工大學的模具與成型研究所進行的“Cool Tool”項目正是進行了這方面的研究,。這套方案包含了一套對壓力硬化過程進行低溫回火的模具加工系統(tǒng),，這個系統(tǒng)利用經(jīng)過改進的技術(shù)，可以更加經(jīng)濟地對硼化合金鋼進行壓力硬化處理,。冷卻通道的幾何形狀就像網(wǎng)絡一樣布滿于模具內(nèi)部,，從而優(yōu)化了冷卻與加熱能力，縮短了加工周期,。
模具通常采用球墨鑄鐵材料制成,，其成本很低，而且便于進行二次加工,，但是存在表面強度低,、耐磨性差等問題,，所以有必要在承受高載荷區(qū)域覆上一層高硬度材料,，激光粉末堆焊就可完成這個操作,。事實證明，激光粉末堆焊是一種很好的完成此種工藝的方法,。通快激光系統(tǒng)公司也進行了此種工藝的研究,，并且開發(fā)出了金屬粉末直接沉積設備(Direct Metal Deposition，DMD),。
在這種工藝中,，金屬粉末以與激光光束同軸的方向被送入工件表面激光熔池中，而不必對工件進行預熱,。金屬粉末與基體材料一起形成了高強度的耐磨冶金混合物,。與傳統(tǒng)的燒結(jié)方法相比，激光粉末沉積有著無可比擬的優(yōu)勢：熱輸入量小,，硬度增加而且表面裂紋減少,；涂層內(nèi)部硬度有限分布，摩擦系數(shù)好,；基體材料變形微乎其微,，殘余應力在成型中不會導致裂紋。而且激光粉末沉積完全可以用于自動化生產(chǎn),。
三維激光切割——無可替代的方法
切邊是對高強度鋼板的另一項挑戰(zhàn),。三維激光器切割適用于成型鈑金件的切邊，特別是對于強度高達1500 MPa的鋼板,，因為沒有其他的加工方法可以替代,。在這種情況下，用戶就沒有必要對昂貴的沖壓設備和剪裁設備進行投資,。因為在加工這些高硬度的材料時,，傳統(tǒng)設備的沖模或者刀具的使用壽命會大大縮短,，而激光切割就不必考慮這些問題,，還具有安裝時間短、可靈活更換產(chǎn)品或樣品生產(chǎn)等優(yōu)點,。
通快的三維激光產(chǎn)品TruLaserCell已應用于大眾帕薩特B側(cè)圍的切割,，當然包括切邊。B側(cè)圍由高強度鋼板熱成型而成,，其硬度很高而且要承受很大的應力,。高強度鋼板所制的B側(cè)圍增加了耐沖撞力，提高了汽車的安全性,。這也是盡管高強度鋼板的成本較高,，可是汽車制造商還是愿意使用的原因。
激光焊接——效率,、柔性,、經(jīng)濟
激光既可進行高強度鋼板的切割,，也可用于焊接。激光焊接效率更高,，更加經(jīng)濟,，而且焊接質(zhì)量得到很大提升。但激光焊接對精度要求更高,，而且激光器的投資成本相對而言也比較高,。
同激光切割相似，激光焊接的優(yōu)勢之一就是熱輸入量很小,。因為對于高強度鋼板來說,，在熱輸入量過大的情況下，其中某些合金就會喪失高強度的特性,。激光焊接同樣也是高質(zhì)量的加工過程,，只有很小的熱變形，幾乎不會使材料產(chǎn)生翹曲,，其精度也無與倫比,。除此以外，激光還可以用來焊接某些不可想象的部件,，如轎車后擋板和頂蓬連接處,。而且，激光焊接與傳統(tǒng)點焊相比,，需要的凸緣更小,，這同樣降低了車身重量和燃油消耗。要實現(xiàn)這些優(yōu)越性,，連續(xù)焊縫是必要的,。
掃描焊接(Scanner Welding)則提供了更高的焊接效率、更大的柔性以及更好經(jīng)濟性,，特別是對于某些部件需要很多短的搭接焊縫時更是如此,。掃描焊接也被稱之為遠距離焊接(Remote Welding)，這是一種使用掃描鏡組的動態(tài)焊接工藝,。通常的工件移動或者是焊接鏡組移動時間減少了,。一個或兩個振鏡在掃描鏡頭內(nèi)將激光光束快速在焊縫之間切換，所需時間幾乎為零,。焊縫之間的距離越大,，工件上的焊縫數(shù)量越多，這種技術(shù)的優(yōu)勢越明顯,?？梢圆捎酶鞣N形狀的焊縫而不要增加焊接時間，這使得熱變形進一步降低,。采用這種技術(shù),，焊接時間可以降低60%,。因此，一個掃描鏡組工作站可以替代幾個傳統(tǒng)的焊接工作站,。
在使用這種掃描焊接技術(shù)后，汽車車身的結(jié)構(gòu)件可以變得更加靈活,。焊縫形狀可以根據(jù)焊點的強度要求采用不同的形式,。這樣，焊接凸邊的尺寸相對電阻點焊可以進一步減小,。汽車制造業(yè)因此得益于重量更輕,、更加經(jīng)濟的高強度零部件。而且,，激光掃描焊接僅需要從工件一側(cè)進行焊接,，這可以使得接頭尺寸減小，降低車身重量但保證了車身強度,。
例如,，掃描焊接工作站可以采用通快TLF激光的TrumaScanL4000或者是PFO配合工業(yè)機器人來實現(xiàn)。這種工作站也可以對整個車身進行三維加工,。通快公司的高光束質(zhì)量的TruDisk固體激光器用來配合機器人系統(tǒng)進行掃描焊接,。
對未來車身結(jié)構(gòu)的研究表明，掃描焊接系統(tǒng)相對于電阻點焊來說,，可以降低30%的投資成本,，減少50%的加工區(qū)域，縮短60%的加工時間,。
結(jié)論
激光技術(shù)為加工處理高強度鋼板開啟了一條新渠道,，提高了經(jīng)濟效益。預計未來激光技術(shù)還將對汽車設計產(chǎn)生巨大的影響,。