汽车技术发展方向_激光拼焊板.pdf

世界金属导报/2009年/6月/23日/第019版
钢材深加工

汽车技术发展方向——激光拼焊板

现代汽车特别是下一代汽车，将会大量使用激光拼焊的冷轧薄板，最高的比例可能会达到全
部用板量的40%以上，其中有差强度拼焊、差厚度拼焊和差钢质的拼焊等。拼焊板是将几块不同
材质、不同厚度和不同涂层的钢材用激光把边部对焊，焊接成一块整体板，以满足零部件对材料
性能的不同要求，再经过冲压等工序后成为汽车的部件。激光拼焊可以最大限度地减少汽车零件
数量、减轻汽车重量、优化零部件的公差和降低成本，同时又可保证汽车的性能，代表了汽车新
技术的发展方向。绝大部分先进车型的车门内板、升降台、车底板和侧梁等都采用了激光拼焊板。
从20世纪80年代中期开始，拼焊板作为新技术，在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。
拼焊板工艺主要为汽车行业进行配套服务，尤其在车身零部件生产、制造和设计方面，使用拼焊
板体现出巨大的优势。目前，无论实验室还是汽车制造厂的实践经验，均证明了拼焊板可以成功
地应用于制造汽车车身。
1985年奥迪车身上成功采用了全球第一块激光拼焊板。90年代欧洲、北美、日本各大汽车
生产厂开始在制造车身时大规模使用激光拼焊板技术，近年来该项技术在全球新型钢制车身设计
和制造上获得了日益广泛的应用。奔驰、宝马、通用等各大汽车生产厂相继在车身中采用了激光
拼焊板技术。
一、汽车激光拼焊板的应用领域
冷轧钢板激光拼焊主要解决冷轧无法生产的超宽板以及不等厚板，目前主要应用在汽车门内
板、底板、立柱等不等厚钢板的拼焊中(见图1)。其工艺过程为:先将不同或相同厚度、强度、材
质的冷轧钢板，切成合适的尺寸和形状；然后激光焊接成一个理想的整体，即拼焊板。图2为激
光拼焊板的生产流程。汽车制造商用这种拼焊板冲压成特定的零件装配汽车，以满足自己和消费
者提高汽车质量、降低生产成本、减轻车重、减少油耗、保护环境等多种需求。
二、激光拼焊板的优势
传统工艺条件下，汽车各种部件的制造是由各种小的冲压零部件点焊制成。而采用了激光拼
焊新技术后，则改成先将不同强度和不同厚度的板材冲裁、焊接成整体毛坯，然后进行整体冲压
成形。激光拼焊产品的经济技术优势表现在能显著降低了轿车产品的制造成本，并有效提高了轿
车产品的各项性能，为新型轿车设计及制造工艺的发展指明了方向。世界激光拼焊市场自1996
年进入高速发展期。在轿车市场占主导车型的紧凑型轿车和中型轿车的设计上，激光拼焊制造工
艺的优越性体现得更加突出，采用的激光拼焊加工部件越来越多。
利用激光焊接技术生产的拼焊板具有巨大的优势，主要体现在以下六个方面:
1、减轻车身重量
在汽车结构件的应用中，使用激光拼焊板，就不必使用多余加强件，从而降低整体车身重量。
通过在一块钢板中，不同材料和厚度的组合可以大大简化整体车身的结构。
2、减少汽车零部件数量
提高轿车车体结构精度，可以缩减许多冲压设备和加工工序。通过使用激光拼焊技术，将材
料的强度、厚度进行合理组合，可大大改善结构刚度。
3、原材料利用率提高
通过在结构件的特定部位有选择性的使用高强、厚材料，从而使材料的利用率大大提高。通
过在落料工序中采用排料技术，将各种各样的钢板得到合理组合，从而大大降低材料工程废料率。
4、结构功能提高
通过使用激光拼焊技术，将材料强度、厚度得到合理组合，使结构刚度得到提升，结构的抗

腐蚀性能也得到提高。同时，对于有碰撞要求的部位，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。与传统点焊工艺相比，使用
激光拼焊板的冲压件，大大提高尺寸和形状精度，使车身的装配精度得到改善，这将降低汽车噪
声和整体装配缺陷。
5、为生产宽体车提供可能
由于受钢厂轧机宽度的限制，钢厂提供的板宽有限。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。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。
6、增加产品设计灵活性
一个零件，如果某一部分需要提高强度，则这部分的厚度也相应增加。对产品的设计者而言，
在设计时只需提高某个部分的强度和厚度即可，而不需要增加整个零件的强度和厚度。
三、激光焊接的特性
激光(受激辐射光)最基本的特点是:单色性、方向性、相关性。这些独特性质加上由此而来的
超高亮度，超短脉冲等性质，使它与现代工业紧密结合，这些特质非常适合焊接加工。激光焊接
有许多优点。其突出优点在于，高熔点金属或两种不同金属的焊接，而且光斑小，热形变小，还
可对透明外壳内的部件进行焊接，适