為了提高汽車的燃料效率，滿足減排CO2及保護(hù)環(huán)境的需要，要求汽車車體輕量化。另一方面，為應(yīng)對(duì)逐年嚴(yán)格的抗沖撞要求以及車載部件的增多，車體重量有不斷增加的趨勢(shì)。擴(kuò)大高強(qiáng)度鋼板在車體結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，使車體輕量化是解決車體重量增加問(wèn)題的必要方法。

近年來(lái)，抗拉強(qiáng)度達(dá)980、1180MPa級(jí)的高強(qiáng)度鋼板用于車體結(jié)構(gòu)部件的事例不斷增加。隨著抗拉強(qiáng)度的升高，鋼板的沖壓成形性和焊接性下降。為了解決這些問(wèn)題，日本JFE鋼鐵公司對(duì)高強(qiáng)度鋼板的沖壓成形技術(shù)、提高高強(qiáng)度鋼板車體剛性和抗沖撞性技術(shù)以及焊接技術(shù)進(jìn)行了深入研發(fā)。為了進(jìn)一步擴(kuò)大高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用，JFE公司構(gòu)建了從最佳材料選擇到高強(qiáng)度鋼板應(yīng)用技術(shù)的解決方案體制。

高強(qiáng)度鋼板成形時(shí)存在的主要問(wèn)題是，成形產(chǎn)生裂紋和皺折以及成形品發(fā)生回彈，使成形品尺寸精度下降。此外，隨著鋼板的高強(qiáng)度化，鋼板剪切刀具損壞和沖壓卡模問(wèn)題也日益突顯。為解決這些問(wèn)題，JFE公司開(kāi)發(fā)出利用CAE和試驗(yàn)方法的預(yù)測(cè)技術(shù)以及相應(yīng)的解決對(duì)策。

1.1.1沖壓裂紋預(yù)測(cè)技術(shù)

隨著強(qiáng)度的升高，高強(qiáng)度鋼板的延性和拉伸凸緣性下降。目前，普遍使用成形極限曲線（FLD）對(duì)鋼板沖壓成形時(shí)產(chǎn)生的脹出裂紋和拉延裂紋進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是由于擴(kuò)孔加工和翻邊加工時(shí)，在鋼板端部產(chǎn)生拉伸凸緣裂紋和彎曲加工時(shí)鋼板外表面產(chǎn)生彎曲裂紋到斷裂的機(jī)制與上述沖壓成形裂紋不同，所以不能用FLD進(jìn)行評(píng)價(jià)。為此，JFE公司開(kāi)發(fā)出拉伸凸緣裂紋的預(yù)測(cè)方法。該方法對(duì)包括鋼板擴(kuò)孔性、鋼板端部應(yīng)變梯度、剪切加工條件等因素在內(nèi)的變形極限進(jìn)行定義，用成形模擬法對(duì)拉伸凸緣裂紋進(jìn)行預(yù)測(cè)（如圖1）。

彎曲加工時(shí)鋼板外表面產(chǎn)生的彎曲裂紋是無(wú)縮頸發(fā)生的、從拉伸彎曲的外表面產(chǎn)生的裂紋。JFE開(kāi)發(fā)出彎曲裂紋的預(yù)測(cè)方法。該方法將拉伸彎曲外表面的成形極限作為V型彎曲試驗(yàn)得到的極限表面應(yīng)變，可對(duì)彎曲裂紋進(jìn)行高精度預(yù)測(cè)。圖2是帽形成形時(shí)沖頭肩部處鋼板彎曲裂紋的預(yù)測(cè)結(jié)果。沖頭肩部處鋼板表面的應(yīng)變，隨防皺壓力的升高而增大。

下轉(zhuǎn)B09版當(dāng)沖頭肩部處鋼板表面應(yīng)變?cè)龃蟮絍型彎曲試驗(yàn)得到的極限表面應(yīng)變以上時(shí)，鋼板表面產(chǎn)生裂紋。這樣，利用JFE公司開(kāi)發(fā)的方法，可以預(yù)測(cè)過(guò)去用FLD不能預(yù)測(cè)的彎曲裂紋的發(fā)生。

1.1.2裂紋對(duì)策技術(shù)

抑制裂紋發(fā)生的一般方法是改變部件形狀，使之平緩化。JFE公司開(kāi)發(fā)出無(wú)須改變部件形狀的、對(duì)伺服沖壓機(jī)動(dòng)作進(jìn)行控制的成形技術(shù)JIM-Form?。該技術(shù)將沖壓加工分為兩級(jí)進(jìn)行。第一級(jí)是預(yù)成形。理論計(jì)算出預(yù)成形沖壓件的最佳形狀，使第二級(jí)沖壓加工將沖壓件加工成制品形狀。由于進(jìn)行了預(yù)成形，所以降低了發(fā)生裂紋的危險(xiǎn)部位的應(yīng)力。

鋼板越薄、強(qiáng)度越高，越容易產(chǎn)生沖壓皺折。皺折定性評(píng)價(jià)法主要是成形模擬法和實(shí)際面板試驗(yàn)法。JFE公司對(duì)皺折定量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究。

抑制沖頭底部鋼板皺折的方法主要是使用襯墊，抑制模具面部位鋼板皺折的方法主要是控制防皺壓力。但過(guò)去沒(méi)有抑制鋼板邊部皺折的方法。JFE公司開(kāi)發(fā)出縮短彎曲頭與坯料鋼板接觸位置到坯料邊部距離的抑制鋼板邊部皺折的方法（如圖3）。將坯料彎曲成彎曲頭的形狀，抑制了邊部皺折的發(fā)生。

1.3.1回彈預(yù)測(cè)技術(shù)

回彈預(yù)測(cè)精度依存于材料模型能否模擬包申格效應(yīng)和材料塑性變形后的表觀彈性模量。JFE公司對(duì)在單軸、雙軸應(yīng)力狀態(tài)下，卸載-再加載時(shí)的高強(qiáng)度鋼板特性進(jìn)行了詳細(xì)考察。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出模擬各種變形形態(tài)下的應(yīng)力反轉(zhuǎn)時(shí)的非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的材料模型。

1.3.2回彈抑制技術(shù)

沖壓件在沖壓的下死點(diǎn)時(shí)，在沖壓件內(nèi)部形成下死點(diǎn)應(yīng)力。回彈變形是沖壓件脫離模具時(shí)，下死點(diǎn)應(yīng)力釋放引起的變形。材料的強(qiáng)度越高，沖壓件回彈量越大。回彈是造成沖壓件尺寸精度不良的重要原因。因此，提高回彈預(yù)測(cè)精度技術(shù)的開(kāi)發(fā)和回彈抑制技術(shù)的開(kāi)發(fā)，對(duì)于提高沖壓件尺寸精度非常重要。JFE公司開(kāi)發(fā)出回彈要因解析方法（如圖4）。該方法將回彈與下死點(diǎn)應(yīng)力聯(lián)系在一起，可查明發(fā)生回彈的原因，確立抑制回彈的措施。

高強(qiáng)度鋼板用于汽車車體，不僅使車體輕量化，而且對(duì)提高汽車的沖撞安全性也有重要作用。因此，汽車車體和車體部件的抗沖撞性評(píng)價(jià)十分重要。JFE公司開(kāi)發(fā)出利用FEM解析，高精度預(yù)測(cè)沖撞時(shí)的負(fù)荷-位移曲線的方法。

在進(jìn)行沖撞的FEM解析時(shí)，需要利用考慮到材料的應(yīng)力-應(yīng)變對(duì)應(yīng)變速度依存性的材料模型。JFE公司利用獨(dú)自開(kāi)發(fā)的高速拉伸試驗(yàn)法，開(kāi)發(fā)出高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)力-應(yīng)變對(duì)應(yīng)變速度依存性的模型。該高速拉伸試驗(yàn)法利用圖像處理技術(shù)，對(duì)應(yīng)變分布進(jìn)行解析，實(shí)現(xiàn)了材料模型的高精度化。JFE公司利用該模型的FEM解析得到高精度預(yù)測(cè)的980MPa級(jí)鋼板彎曲壓潰時(shí)的負(fù)荷-位移曲線如圖5所示。

隨著鋼板材料強(qiáng)度的升高，會(huì)出現(xiàn)沖撞時(shí)材料發(fā)生斷裂而不能發(fā)揮出設(shè)計(jì)的抗沖撞性能的情況。所以，JFE公司采用依存于應(yīng)力三軸度的斷裂標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)母材斷裂進(jìn)行預(yù)測(cè)。圖6是利用考慮了沖撞斷裂的FEM解析方法，對(duì)汽車中柱上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的事例。由于FEM解析中考慮了沖撞斷裂，所以提高了FEM解析預(yù)測(cè)沖撞特性的精度。

JFE公司對(duì)實(shí)際部件沖撞特性的評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。由于汽車沖撞安全性法規(guī)逐年嚴(yán)格化，JFE公司對(duì)沖撞速度為90km/h時(shí)的部件沖撞特性進(jìn)行了研究。將700kg的沖撞體以0.1-100km/h的速度，沖撞到高2000mm、寬1500mm的試驗(yàn)部件，進(jìn)行汽車沖撞模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)中用多架高速攝像機(jī)進(jìn)行沖撞變形攝影，以對(duì)部件進(jìn)行3D變形解析。利用該沖撞模擬裝置，可進(jìn)行輕量化高性能部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇相應(yīng)的部件材料。

部件所用鋼板的厚度越薄，部件的剛性越低，并導(dǎo)致車體的整體剛性下降。如果為提高剛性而增加提高剛性的部件，則采用高強(qiáng)度鋼板的輕量化效果就會(huì)下降。拓?fù)鋵W(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)是以最小的增重提高剛性技術(shù)的設(shè)計(jì)方法，拓?fù)鋵W(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)是根據(jù)給定設(shè)計(jì)空間，確定保留要求特性所必須要素的設(shè)計(jì)方法。拓?fù)鋵W(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)去曾用于發(fā)動(dòng)機(jī)鑄件形狀設(shè)計(jì)，但難于用來(lái)進(jìn)行薄板構(gòu)成的車體部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。JFE公司開(kāi)發(fā)出利用固體要素的拓?fù)鋵W(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)計(jì)出輕量高剛性的汽車部件形狀。此外，將拓?fù)鋵W(xué)優(yōu)化解析技術(shù)用于車體最佳點(diǎn)焊位置設(shè)計(jì)，有效地提高了車體的剛性。JFE公司為提高車體剛性，使用國(guó)家碰撞分析中心（NCAC）發(fā)布的白車身整車模型，利用拓?fù)鋵W(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行的后側(cè)梁與后橫梁接合部部件形狀的優(yōu)化結(jié)果。利用拓?fù)鋵W(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)制作的部件形狀的剛性較原來(lái)部件剛性提高了4.3%以上。

在原有白車身點(diǎn)焊基礎(chǔ)上，增加點(diǎn)焊位置提高車體扭轉(zhuǎn)剛性的研究結(jié)果表明，利用拓?fù)鋵W(xué)設(shè)計(jì)方法，在車體扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，發(fā)生高應(yīng)變的位置增加了200個(gè)點(diǎn)焊點(diǎn)，使車體的扭轉(zhuǎn)剛性提高了2.5倍，取得了提高剛性的良好效果。拓?fù)鋵W(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)象不僅是靜態(tài)剛性，也可以推廣到對(duì)振動(dòng)特性、沖撞特性的研究，以便推進(jìn)高強(qiáng)度鋼板在汽車上的應(yīng)用。

近年來(lái)，為了使車體輕量化，鋼鐵材料、非金屬材料、樹(shù)脂材料復(fù)合使用的材料多元化受到人們的關(guān)注。但與其他材料相比，鋼鐵材料的低成本和優(yōu)良的成形性，仍然使鋼鐵材料保持汽車主體材料的地位。為此，JFE公司進(jìn)行了各種高強(qiáng)度鋼板和高功能鋼板的開(kāi)發(fā)。為了最大限度發(fā)揮出這些鋼板的特性，促進(jìn)車體輕量化和高強(qiáng)度化，高強(qiáng)度鋼板焊接技術(shù)的開(kāi)發(fā)十分重要。

汽車車體制造中使用的接合方法有電阻點(diǎn)焊、激光焊、氣體保護(hù)電弧焊、粘接、機(jī)械連接等方法。其中主要的方法是電阻點(diǎn)焊和激光焊，此外，還有攪拌摩擦焊。

4.1.1電阻點(diǎn)焊

電阻點(diǎn)焊是汽車車體組裝時(shí)使用最多的焊接方法。一輛汽車中約有3000-6000個(gè)電阻點(diǎn)焊點(diǎn)。電阻點(diǎn)焊是利用大電流流過(guò)焊接部位時(shí)產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。電阻點(diǎn)焊的焊接時(shí)間非常短，與其他焊接方法相比，電阻點(diǎn)焊具有成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，是大量生產(chǎn)時(shí)非常有效的焊接方法。

近年來(lái)，由于多關(guān)節(jié)焊接機(jī)器人和焊接控制器（焊接電流波形控制）的組合，使電阻點(diǎn)焊系統(tǒng)有了很大進(jìn)步。在機(jī)器人控制盤(pán)上可對(duì)機(jī)器人動(dòng)作、焊接壓力、焊接電流進(jìn)行全面控制，構(gòu)成了點(diǎn)焊綜合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對(duì)焊接電流和焊接壓力進(jìn)行自由設(shè)定。例如，點(diǎn)焊綜合控制系統(tǒng)可對(duì)從一個(gè)焊點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)焊點(diǎn)的電極前端軌道進(jìn)行優(yōu)化處理，以提高焊接生產(chǎn)效率。點(diǎn)焊綜合控制系統(tǒng)，還可以對(duì)不同狀況的焊接鋼板或焊接部件的焊點(diǎn)焊接壓力進(jìn)行優(yōu)化，以提高焊接質(zhì)量。JFE公司為推進(jìn)點(diǎn)焊綜合控制系統(tǒng)功能的提高，特別是焊接電流和焊接壓力控制功能的提高，進(jìn)行了多種焊接技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

高板厚比的3片重疊鋼板的焊接很難形成穩(wěn)定的焊接熔核。為解決這個(gè)問(wèn)題，JFE公司開(kāi)發(fā)的智能點(diǎn)焊技術(shù)，在擴(kuò)大高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用中，增加了高板厚比的鋼板組合。圖7是智能點(diǎn)焊的焊接電力和焊接壓力的控制曲線。智能點(diǎn)焊采用了兩級(jí)加壓和兩級(jí)通電的焊接模式，對(duì)焊接熔核的形成進(jìn)行有效控制。普通點(diǎn)焊時(shí)，熔核在電極間的中央部位形成，很難在薄板與厚板間形成。智能點(diǎn)焊在一級(jí)焊接時(shí)采用低焊接壓力、短時(shí)通電和大電流的焊接參數(shù)，使薄板與厚板間優(yōu)先發(fā)熱，在二級(jí)焊接時(shí)，采用高焊接壓力、長(zhǎng)時(shí)通電的焊接參數(shù)，促進(jìn)厚板與厚板間的發(fā)熱，從而形成了3片重疊鋼板的穩(wěn)定焊接熔核。

JFE公司開(kāi)發(fā)的單側(cè)點(diǎn)焊技術(shù)也是利用兩級(jí)加壓、兩級(jí)通電控制的焊接技術(shù)。使用高強(qiáng)度鋼板制作的封閉斷面結(jié)構(gòu)部件是提高汽車車體高剛性化的有效方法。但這種部件制造時(shí)，需采用單側(cè)焊接方法。為此，JFE公司開(kāi)發(fā)出在易于施工的間接式單側(cè)點(diǎn)焊技術(shù)中，通過(guò)壓力和電流控制，形成穩(wěn)定熔核的單側(cè)點(diǎn)焊技術(shù)。JFE公司開(kāi)發(fā)的單側(cè)點(diǎn)焊技術(shù)的兩級(jí)加壓、兩級(jí)通電期限與智能點(diǎn)焊的兩級(jí)加壓、兩級(jí)通電曲線相反。一級(jí)焊接時(shí)，采用高加壓、低電流工藝，確保板-板間的完全接觸，二級(jí)焊接時(shí)，采用低加壓、大電流工藝，以形成完好的焊接熔核。

JFE公司開(kāi)發(fā)的脈沖點(diǎn)焊技術(shù)是通過(guò)對(duì)后熱電流曲線的控制，提高點(diǎn)焊接頭十字拉伸強(qiáng)度的點(diǎn)焊技術(shù)。高強(qiáng)度薄鋼板的C含量較高，相應(yīng)地電阻點(diǎn)焊接頭強(qiáng)度有下降的趨勢(shì)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，JFE公司開(kāi)發(fā)出脈沖點(diǎn)焊技術(shù)。

該技術(shù)在熔核形成并通電后，對(duì)熔核進(jìn)行短時(shí)間冷卻和再通電（脈沖通電），緩和了熔核中的P偏析，提高了熔核的韌性，同時(shí)降低了HAZ的硬度，緩解了熔核邊部的應(yīng)力集中，結(jié)果是大幅度提高了點(diǎn)焊接頭的強(qiáng)度。JFE公司開(kāi)發(fā)的脈沖點(diǎn)焊技術(shù)特點(diǎn)是，未對(duì)熔核直徑進(jìn)行控制，而是對(duì)點(diǎn)焊部位的特性進(jìn)行控制。

上述的電阻點(diǎn)焊法是使焊接電流按設(shè)定的電流值流過(guò)焊接部位的定電流控制方法。最近，JFE公司推進(jìn)了新型點(diǎn)焊技術(shù)的實(shí)用化。該技術(shù)是利用監(jiān)測(cè)焊接電流和電極間電壓值，計(jì)算出焊接熱量，逐次改變焊接電流強(qiáng)度，使焊接熱量與預(yù)先設(shè)定的熱量變化目標(biāo)值一致的點(diǎn)焊焊接技術(shù)。采用該技術(shù)，在車體制造的焊接點(diǎn)間距發(fā)生變化時(shí)，無(wú)須改變焊接電流設(shè)定值，就可以保持形成穩(wěn)定的熔核。

為保證高強(qiáng)度鋼板點(diǎn)焊接頭的足夠強(qiáng)度，前述的對(duì)焊接部特性進(jìn)行控制是有效的方法，但穩(wěn)定保證熔核直徑大小相同也非常重要。為了應(yīng)對(duì)今后鋼板的進(jìn)一步高強(qiáng)度化，JFE公司開(kāi)發(fā)出利用適應(yīng)控制的點(diǎn)焊技術(shù)“J-MAC?點(diǎn)焊”。普通的適應(yīng)控制點(diǎn)焊是使焊接中的焊接熱量變化與設(shè)定的熱量變化目標(biāo)值一致。J-MAC?點(diǎn)焊的控制特點(diǎn)是將適應(yīng)控制區(qū)間分割為多個(gè)小區(qū)間，對(duì)于每個(gè)小區(qū)間，使焊接熱量變化與設(shè)定的熱量變化目標(biāo)值一致。J-MAC?點(diǎn)焊方法可使軟鋼到高強(qiáng)度鋼的點(diǎn)焊熔核直徑穩(wěn)定化。

4.1.2激光焊接

從很早開(kāi)始，激光焊接就作為新一代焊接技術(shù)而受到人們的關(guān)注。激光焊接作為使部件高剛性化的連續(xù)焊接方法十分有效。但是，由于激光焊接設(shè)備成本高，以及對(duì)被焊接材料的組裝精度要求很高，所以一直未達(dá)到普遍應(yīng)用的程度。隨著近年來(lái)激光束特性的提高，激光焊接技術(shù)的實(shí)用化有了進(jìn)一步發(fā)展。

激光-電弧復(fù)合焊接法是激光焊與電弧焊組合的焊接方法。由于添加了填充金屬，降低了對(duì)被焊材料的組裝精度要求。圖8是激光-電弧復(fù)合焊接的模式圖。在激光照射點(diǎn)的后方設(shè)置電弧焊電極，產(chǎn)生電弧，即使在高速焊接時(shí)，也可保證電弧等離子區(qū)熔滴移動(dòng)的穩(wěn)定化。因此，擴(kuò)大了兩片重疊鋼板焊接時(shí)的鋼板間隙量。激光-電弧復(fù)合焊接的應(yīng)用值得期待。

與激光-電弧復(fù)合焊接不同，可進(jìn)行更高速焊接的遙控激光焊接技術(shù)正在推進(jìn)實(shí)用化。遙控焊接技術(shù)是小光束直徑激光掃描振鏡系統(tǒng)與長(zhǎng)焦點(diǎn)聚焦透鏡的組合，可進(jìn)行超高速的任意形狀焊接。即使使用高價(jià)的激光焊接設(shè)備，在成本上仍然有利。由于遙控激光焊接技術(shù)可低成本地進(jìn)行任意形狀的焊接，目前，正在對(duì)用遙控激光焊替代提高剛性的電阻點(diǎn)焊進(jìn)行研究。為了保證遙控激光焊接接頭的強(qiáng)度，必須查明遙控激光焊接線形狀與焊接接頭強(qiáng)度的關(guān)系。為此，JFE公司利用焊接試驗(yàn)和有限元法，對(duì)焊接線形狀與焊接接頭強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并確定了最佳的焊接線形狀。可以預(yù)期，遙控激光焊今后將會(huì)得到擴(kuò)大應(yīng)用。

4.1.3攪拌摩擦焊

攪拌摩擦焊（FSW）是利用高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭插入被接合材料產(chǎn)生的摩擦熱，使材料熔融流動(dòng)進(jìn)行接合的技術(shù)。該技術(shù)可獲得低應(yīng)變、高質(zhì)量的接頭，已經(jīng)用于鋁合金、鎂合金等低熔點(diǎn)金屬材料的接合。可以認(rèn)為，F(xiàn)SW用于鋼板結(jié)合，也具有低應(yīng)變、高質(zhì)量接頭的效果。與用于低熔點(diǎn)材料的情況不同，F(xiàn)SW用于鋼板接合時(shí)，需要使用具有優(yōu)良高溫特性的攪拌頭。近年來(lái)，對(duì)可用于鋼板接合的攪拌頭進(jìn)行了開(kāi)發(fā)。已開(kāi)發(fā)出在攪拌頭轉(zhuǎn)速為200rpm、接合速度為200mm/min的FSW條件下，獲得接頭強(qiáng)度為780MPa級(jí)母材鋼板強(qiáng)度96%的攪拌焊接接頭和1180MPa級(jí)母材鋼板強(qiáng)度54%的攪拌焊接接頭。進(jìn)一步提高FSW接頭強(qiáng)度的研究正在進(jìn)行，今后FSW用于高強(qiáng)鋼板接合的可能性很大。

由于汽車底盤(pán)被焊接部件是厚度大于車體部件的熱軋鋼板，所以汽車底盤(pán)焊接基本上采用氣體保護(hù)電弧焊。

4.2.1氣體保護(hù)電弧焊

汽車底盤(pán)部件氣體保護(hù)電弧焊的主要焊接方式是搭接角焊，要求具有低焊接飛濺的焊接施工性。JFE公司在低飛濺CO2氣體保護(hù)電弧焊方面，開(kāi)發(fā)出使用含有稀土金屬（REM）焊絲的正極性焊接的J-STAR?焊接法。J-STAR?焊接法已經(jīng)用于造船厚鋼板的焊接。

汽車底盤(pán)部件的氣體保護(hù)電弧焊接頭的要求特性有高疲勞強(qiáng)度（耐久性）和耐蝕性，特別是在使用高強(qiáng)度鋼板進(jìn)行部件減薄時(shí)，焊接接頭的高疲勞強(qiáng)度和良好耐蝕性尤為重要。一般來(lái)說(shuō)，焊接接頭疲勞裂紋的產(chǎn)生，取決于焊接趾端的應(yīng)力集中和殘余應(yīng)力，鋼板強(qiáng)度升高，并不能提高焊接接頭的疲勞強(qiáng)度。為解決焊接接頭的疲勞問(wèn)題，JFE公司開(kāi)發(fā)出等離子-電弧復(fù)合焊技術(shù)。先導(dǎo)焊是氣體保護(hù)電弧焊，隨后跟進(jìn)的是等離子焊。該焊接技術(shù)采用電弧焊和等離子焊都是正極性焊接的方法，產(chǎn)生兩種電弧互相拉扯力，促進(jìn)焊接熔池的熔融金屬擴(kuò)展焊道寬度，使焊道的焊趾平滑化。對(duì)厚度為3.2mm的780MPa級(jí)熱軋鋼板的搭接角焊接頭，進(jìn)行平面彎曲疲勞試驗(yàn)的結(jié)果表明，其疲勞強(qiáng)度高于傳統(tǒng)焊接的搭接角焊接頭。

JFE公司在提高焊接接頭耐蝕性方面，開(kāi)發(fā)出低CO2氣體保護(hù)電弧焊技術(shù)。附著在焊道和焊趾的焊接熔渣，降低了防腐涂膜的密著性，使涂膜產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致焊接接頭發(fā)生腐蝕。為解決這個(gè)問(wèn)題，采用了降低活性氣體CO2比例的低CO2氣體保護(hù)電弧焊的焊接方法，改善了焊趾形狀并提高了耐蝕性。

4.2.2激光-電弧復(fù)合焊

汽車底盤(pán)部件中有封閉斷面結(jié)構(gòu)的部件。采用高強(qiáng)度鋼板制造的封閉斷面結(jié)構(gòu)部件，是使部件兼有輕量化和高剛性化的有效方法。在用平板鋼板制造封閉斷面結(jié)構(gòu)部件時(shí)，需要對(duì)在對(duì)接或搭接狀態(tài)下的鋼板接縫部進(jìn)行焊接。由于氣體保護(hù)電弧焊不能獲得足夠的熔深，所以不能采用氣體保護(hù)電弧焊。于是，采用可貫通焊接的激光-電弧復(fù)合焊。激光-電弧復(fù)合焊可進(jìn)行高速高效率焊接，并且對(duì)焊接件的間隙精度要求較低，經(jīng)實(shí)際焊接確認(rèn)，激光-電弧復(fù)合焊適用于封閉斷面結(jié)構(gòu)部件的焊接。

▲圖1　半徑方向應(yīng)變梯度對(duì)拉伸凸緣變形極限的影響

▲圖2　深沖成形時(shí)沖頭肩部（R部）鋼板彎曲裂紋預(yù)測(cè)

▲圖3　抑制皺折的最佳模具形狀

▲圖4　回彈原因的解析方法

▲圖5　FEM解析對(duì)彎曲壓潰時(shí)負(fù)荷-位移的預(yù)測(cè)結(jié)果

與試驗(yàn)結(jié)果的比較

▲圖6　考慮了沖撞斷裂的FEM解析結(jié)果

▲圖7　智能點(diǎn)焊的焊接電流和焊接力控制曲線

▲圖8　激光-電弧復(fù)合焊接模式圖