激光技術(shù)：加工高強(qiáng)度鋼的新渠道

 汽車制造商越來越依賴于激光技術(shù)來進(jìn)行高強(qiáng)度鋼的加工處理。無論是用于焊接、切割或是表面處理，激光加工的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢均得到進(jìn)一步體現(xiàn)。   

    高強(qiáng)度鋼在汽車工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，這使得汽車的制造成本進(jìn)一步降低。其原因在于，高強(qiáng)度鋼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(yīng)用——表面耐磨處理   

    新型鋼材的使用并非一帆風(fēng)順，沒有任何障礙。為了獲得高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度性能，通常在成型期間對汽車零部件進(jìn)行壓力硬化處理。奧地利格拉茨理工大學(xué)的模具與成型研究所進(jìn)行的“Cool Tool項(xiàng)目正是進(jìn)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(jìn)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(jìn)的技術(shù)，可以更加經(jīng)濟(jì)地對硼化合金鋼進(jìn)行壓力硬化處理。冷卻通道的幾何形狀就像網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行二次加工，但是存在表面強(qiáng)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(shí)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(jìn)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(shè)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(jìn)行預(yù)熱。金屬粉末與基體材料一起形成了高強(qiáng)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(yīng)力在成型中不會導(dǎo)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(qiáng)度鋼的另一項(xiàng)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(qiáng)度高達(dá)1500 MPa的鋼板，因?yàn)闆]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(shè)備和剪裁設(shè)備進(jìn)行投資。因?yàn)樵诩庸み@些高硬度的材料時，傳統(tǒng)設(shè)備的沖�；蛘叩毒叩氖褂脡勖鼤�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(diǎn)。   

    通快的三維激光產(chǎn)品TruLaserCell已應(yīng)用于大眾帕薩特B側(cè)圍的切割，當(dāng)然包括切邊。B側(cè)圍由高強(qiáng)度鋼熱成型而成，其硬度很高而且要承受很大的應(yīng)力。高強(qiáng)度鋼所制的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(qiáng)度鋼的成本較高，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(jì)