行业对轻量化设计和具有(yǒu)成本效益的生产技术提出的要求越来越有(yǒu)挑战性，包括更多(duō)基于设计以及降低批量大小(xiǎo)的趋势，由此市场需要更易实现和更灵活的生产工艺，而長(cháng)距离激光焊接技术就是一种可(kě)行的解决方案。在金属复合概念的推动下，汽車(chē)结构的轻量化正变得越来越有(yǒu)趣，例如铝-钢结构，以及局部调整的强度分(fēn)布。長(cháng)距离控制激光工艺可(kě)以用(yòng)于直接连接铝-钢的T型接头和局部激光淬火轨迹，从而显著改善钢型材的碰撞性能(néng)。
激光局部强化用(yòng)于轻量化设计
由于必须根据高负荷来设计壁厚，因此局部受力的零部件经常是大尺寸的。在低应力區(qū)，钢板厚度会超出所需范围，从而增加了不必要的零部件负重。此外，已经开发出种类繁多(duō)的昂贵的高强度钢，它们具有(yǒu)良好的成形性能(néng)。但目前总是需要在零部件的质量和成本以及碰撞安全性之间有(yǒu)所妥协，这是我们需要解决的问题。
為(wèi)了根据局部负荷情况来精确调整零部件的属性，一种基于灵活的遠(yuǎn)距离控制技术的激光强化创新(xīn)方法被开发出来。根据所处理(lǐ)的钢的淬火潜力，重熔轨迹或平板堆焊焊缝轨迹的高硬度能(néng)让拉伸强度超过1500MPa，大概两倍于未经处理(lǐ)的基材。特别重要的是，需要测试抵御撞击部分(fēn)的弯曲应力，例如前避震器和后避震器、B柱和各种加强型材，这样使设计能(néng)实现重量和负荷的优化。
在数值模拟的帮助下，我们可(kě)以实现弯曲应力的撞击优化轨迹设计，例如，正面撞击或侧面撞击一棵树。借助激光遠(yuǎn)程技术，轨迹设计已经可(kě)以在实际的零部件中实现了。相比参照物(wù)，可(kě)以使局部激光熔凝管状型材的挠度减半，尽管只对该零部件约3%的體(tǐ)积进行了局部硬化 長(cháng)距离激光焊接实现多(duō)材料设计
生产具有(yǒu)良好力學(xué)性能(néng)的复合零部件需要借助全新(xīn)的连接方法，特别是在激光应用(yòng)方面。用(yòng)选择性激光熔化实现的钢铝复合插槽(web-slot)连接是一种解决方案。為(wèi)了实现直接的连接工艺，特别是复合的T型接头，必须将長(cháng)距离激光控制工艺与一种新(xīn)的一體(tǐ)化设计方法结合起来。可(kě)以通过选择性熔化工艺来避免金属间化合物(wù)的形成。其中包括通过高度控制的長(cháng)距离激光工艺来对低熔点材料进行选择性熔化。具體(tǐ)而言，铝材这一边的接头设计需要加以调整。為(wèi)了达到这个目的，开发出了用(yòng)于T型接头的可(kě)以用(yòng)激光实现的插槽结构设计。
通过优化長(cháng)距离激光工艺，可(kě)以实现不同形状的接头。基本上，能(néng)通过调整扫描宽度、扫描速度和激光功率来确保只熔化铝材这一面。此外，单边激光工艺的优化还允许双面铝材装配的塑形。金相分(fēn)析表明在钢和铝之间的边界地區(qū)会形成较小(xiǎo)的不会带来影响的金属间化合物(wù)相。在与强度相关的交叉部分(fēn)(“激光铆钉头”)中，没有(yǒu)检测到铁的内容物(wù)。
对于像踏脚板、底盘纵梁和保险杠这样的零部件，技术是電(diàn)阻点焊，通常焊接的搭接法兰宽度為(wèi)20mm。為(wèi)了满足结构車(chē)身部件的常规尺寸，确定了碰撞结构的钢-钢点焊尺寸為(wèi)80×80×900mm，搭接法兰宽度為(wèi)20mm。由于这些新(xīn)的激光技术，我们可(kě)以消除搭接法兰，并且零部件重量可(kě)以减少大约20%。為(wèi)了能(néng)额外减少重量，低应力负荷的钢盖板被铝板取代，从而使得重量进一步减少了10%。
車(chē)辆碰撞试验的结果表明，相比传统的点焊设计，消除复合零部件的焊接法兰所导致的抗弯刚度减少，可(kě)以通过具有(yǒu)较高结构刚度的接头来获得补偿。这是用(yòng)線(xiàn)性焊接(插槽连接)代替点状连接(点焊)所引起的结果。此外，三点碰撞试验表明，可(kě)以通过对复合结构进行额外的局部激光强化来减少挠度。
