四束激光开启新局：Gestamp 公司以更高效率焊接白车身

现代汽车制造面临日益严苛的要求。零部件需要更轻量化，生产需要更高效率，投资成本需要进一步降低。与此同时，生产流程的复杂度持续提升，尤其是白车身制造。总部位于西班牙的跨国汽车零部件供应商 Gestamp 公司正积极应对这一挑战。该公司与通快携手开发了一项创新性的工业级激光焊接工艺，可在传统工艺难以胜任的场景中发挥优势——例如对大尺寸的涂层结构件进行快速且灵活的焊接。“我们以大型结构件替代众多单件，从而简化工业化生产流程。这样就可以降低总装环节的复杂性，减少设备与人力资源投入，并有效降低成本”，Gestamp 公司焊接技术总监（东京和毕尔巴鄂）Miguel Angel Ferrandez 表示道。

在汽车制造行业有一条基本原则：车辆所需零部件越少，生产效率就越高。Gestamp 公司正通过 Ges-Gigastamping® 系列持续推进这一战略——该系列为采用高强度钢通过热成形制造的大尺寸结构组件。这些大型结构件在重量表现、结构稳定性和碰撞安全性方面具有显著优势，但同时也对焊接工艺提出了更高要求。“挑战从材料层面就已开始”，Miguel Angel Ferrandez 解释道。“我们加工的是带铝硅涂层（AlSi）的热冲压成形钢。这种涂层能够保护零部件免受腐蚀，但同时也使焊接变得极具挑战。因此，我们有必要以一种工业级激光焊接工艺取代传统焊接方法，从而实现更高的速度与更大的灵活性。”

此前，Gestamp 公司已通过开发新型的 G-Weld 激光焊接工艺完成了技术铺垫。该工艺的核心是一种 G 形搭接焊缝，专为搭接板件而开发。与传统工艺相比，该焊接过程更加高效，可形成更稳定的焊缝，并将焊接速度最高提升至原来的五倍。不过，与点焊不同，在激光焊接前必须去除 AISi 涂层。这一额外的工序在一定程度上抵消了速度优势。为此，Gestamp 公司向通快的激光专家寻求支持。“我们的目标是在无需通过前置工序去除涂层的情况下，实现对零部件的安全、高效焊接”，Ferrandez 表示。“只有这样，我们才能精简工艺流程，并提升零部件质量。”

在对带涂层零部件进行激光焊接时，难点在于两种不同材料难以实现均质结合。在熔化过程中会形成铁素体这种晶体结构，从而对焊缝质量产生不利影响。通快汽车行业全球业务发展经理 Marc Hummel 解释道：“解决这一问题的关键在于光束整形——针对 Gestamp 公司的应用需求，采用的是多焦点（Multifokus）选项。” 在多焦点（Multifokus）选项下，激光束会被分成四束能量输入相同的子光束。每束子光束均由一束核心光束和一束环形光束组成。后者通过提供额外能量，使熔池更加稳定，从而有效抑制飞溅的产生。四束子光束可在熔池中对 AlSi 涂层实现可控且均质的混合，从而避免铁素体的形成。最终实现的效果是：焊缝稳定，强度和抗拉性能显著提升。Hummel 形象地比喻道：“这就像搅拌面团一样， 搅拌器越多，混合越充分，就越容易把那些碍事的结块搅散。”

对于 Gestamp 公司而言，这一全新的工业化工艺方案带来了一系列优势。Ferrandez 总结道：“得益于通快的光束整形技术，我们的焊接速度显著提升，同时焊缝质量也得到明显改善。除此之外，对于大型结构件而言非常重要的是，激光焊接在不降低工艺速度的情况下还能显著提升焊接可达性，这便为我们带来了切实收益。而且由于采用局部焊接工艺，我们还实现了所谓的半可视表面效果。使焊缝在外观上几乎不可察觉。”

目前，这一全新的焊接工艺已在内部完成验证。Miguel Angel Ferrandez 表示：“与通快的紧密合作是成功的关键因素之一。从一开始，通快的角色定位就不仅仅是一个技术供应商。我们双方共同开发出了一套解决方案，具有从根本上改变结构件制造方式的潜力。”