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2.3 激光拼焊毛坯成形技術
拼焊板是指將不同厚度或不同材質或不同強度或不同性能的平板材料焊接在一起形成的平板坯料。對拼焊板進行沖壓成形使之成為所需零件，稱為拼焊板沖壓成形技術。基于能源和環境因素的考慮，車身輕量化已經成為汽車工業發展的必由之路。激光拼焊成形技術能夠顯著減輕車身重量，提高汽車安全性和降低制造成本。
2.3.1 拼焊板的應用
激光拼焊板沖壓成形技術是根據車身不同部位的性能要求，選擇鋼材牌號、種類、等級和厚度不同的鋼板，通過激光裁剪和拼焊技術將車身某一部位如側圍、底板、車門內門、支柱等拼焊起來再沖壓成形的制造方法，也可將具有表面涂鍍層的金屬板焊在一起，然后再進行沖壓。
在車身設計、制造與生產等方面，激光拼焊板的應用具有巨大優勢：①提高部件和零件裝配精度，增加車身的剛度；②在撞擊過程中, 可以控制吸收更多的能量, 從而增加安全性；③減輕車身重量，提高板料利用率；④減少零件裝配數量, 縮減工模具處理和安裝過程，從而簡化流程；⑤降低成本，縮短設計和開發周期；⑥對產品的設計者而言拓寬了產品設計的靈活性。
全球拼焊板產量逐年上升，增長勢頭十分強勁。據統計，2003年全球生產了1.6億件激光拼焊件，目前全世界有300余條激光拼焊線。2004年全球的激光拼焊板產量為1.8億件，2005年增長到2.5億件，2006年為2.8億件。在北美、歐洲和日本，已采用拼焊板技術的汽車企業每年對拼焊板需求漲幅在25％～30％左右。
2.3.2 激光拼焊毛坯制備技術
為了獲得優質的拼焊板，目前世界上先進的拼焊板生產工藝流程是板料精切→激光焊接→精度檢驗。將兩張或多張不同厚度或不同材質的板料精切后，經過激光器的高速焊接再進行焊縫處理后，通過測量系統，檢測其精度。
拼焊板常用焊接工藝有激光焊、氬弧焊、滾壓電阻焊、電渣焊、感應焊、等離子弧焊、電子束焊、電阻對焊、火花焊等，應用最多的是激光焊、滾壓電阻焊和電子束焊。
2.3.3 拼焊板沖壓成形工藝及設備
對于不同厚度或不同強度的母材組成的拼焊板, 沖壓過程中不可避免地存在焊縫移動。目前, 控制焊縫移動的工藝方法主要有改變壓邊圈形式、設置拉延筋、合理布置焊縫初始位置、設計特殊裝置抑制焊縫在成形中的移動以及采用先進成形工藝等。
2.3.4 激光拼焊板沖壓成形的數值模擬
目前，針對拼焊板的有限元模擬技術主要是研究數值模擬中焊縫及熱影響區的處理方式。通常, 焊縫模型的建立有兩種方法：第一種方法是精確地建立焊縫的模型。第二種方法是忽略焊縫類型，只考慮焊縫位置。目前，第二種方法在成形模擬過程中經常使用。
2.4 汽車超高強鋼板熱沖壓成形技術
汽車領域對薄壁結構件的輕量化、整體化、精品化及安全性的需求，使許多特種難成形板材如超高強鋼板、鋁合金等日益受到重視，但這類材料在室溫下成形性能差，而在熱環境下成形是有效手段之一。
近年來，世界各大汽車廠逐步增加了高強鋼的使用量。鋼鐵業在高強鋼方面的研發投入也有較大增長。目前，對抗拉強度達到1500MPa的超高強度鋼板，已開始利用熱成形及同時淬火的熱成形技術方法（簡稱熱沖壓成形技術），這代表了目前超高強度鋼在汽車領域應用的最高水平，國內寶鋼正在研發類似鋼種。
2.4.1 關于板材熱沖壓成形技術
超高強度板材熱沖壓成形主要針對強度高、塑性差以及形狀復雜等難變形材料，基于金屬在高溫狀態下塑性和延展性顯著提高、屈服強度顯著降低的特點，利用模具實現鈑金零件塑性變形。熱沖壓成形技術，一般是將板材加熱到再結晶溫度以上，內部組織呈現出奧氏體態，此時板材的流動應力極大降低，然后進行沖壓成形，從而提高板材的成形性和降低板材的回彈和成形力，沖壓后在合模狀態快速冷卻，使得板材內部組織轉化為淬火態的馬氏體從而提高其強度。
與冷沖壓相比，板料的熱沖壓成形具有以下優點：
① 材料塑性好、成形極限高；② 易于成形復雜零件，不易起皺和破裂；③ 板材成形后回彈小；
④ 由于材料的變形抗力降低，降低了模具的單位壓力，相應地降低了對沖壓設備和模具的要求；⑤ 材料綜合機械性能得到了大幅度提高；⑥ 減少了成形的工序數量和零件的研制周期。
但是，熱沖壓成形工藝也有問題需要解決：
① 對零件成形后的冷卻速度和保壓時間要進行準確控制；② 材料不同部位的冷卻速度難以準確控制，易于導致零件發生嚴重的翹曲變形和回彈，從而影響成形零件的尺寸精度；③ 熱成形零件后續加工難度大；④ 熱成形模具容易失效，模具使用壽命降低；⑤ 熱沖壓成形設備除了壓力機，還包括加熱爐、模具流道循環冷卻裝置、板料快速傳送機構、激光切割設備和去氧化皮設備，比冷沖壓成形裝備要復雜得多。
2.4.2 汽車用超高強度鋼板
與普通鋼板相比，高強度鋼板具有以下特點：①具有更高的屈服應力和抗拉強度；②硬化指數和厚向異性系數比較低，延伸率也較低；③在冷成形時產生了更大的彈性應變，回彈幅度更大。
高強度鋼板的成形性能比普通鋼板要差，而且強度越高成形越困難。成形過程中高強度鋼板比普通鋼板更易產生破裂和起皺。此外，與普通低碳鋼板相比，由于回彈嚴重，增加了試模、修模工作量和成形后的校形工作量。
經過多年的開發與生產，高強度汽車鋼板大都已成系列產品，主要有烘烤硬化BH鋼、雙相DP鋼、含磷RP鋼、微合金MA鋼、高強度無間隙原子IF鋼以及相變誘導塑性TRIP鋼。Arcelor鋼鐵公司生產的冷卻硬化MS鋼22MnB5、30MnB5，冷卻后的強度極限可達1400MPa，采用此種鋼板生產的汽車零件可以使同等強度、剛度的零件減重50％以上。
2.4.3 高強度鋼板熱沖壓成形過程
1）成形關鍵工藝參數。主要有材料在高溫下的成形極限、成形時冷卻速度與抗拉強度的關系、成形后保溫時間與抗拉強度的關系。
2）生產周期。含成形時間和保壓降溫時間兩部分，保壓降溫時間對制品硬度和形狀尺寸精度影響較大。縮短生產節拍主要考慮盡可能提高冷卻速度。
3）氧化皮的清理。高溫狀態下鋼板表面氧化生成的的氧化皮對焊接性能和涂漆性能有不良影響，通常采用噴丸方式清除氧化皮。目前已經開發了高溫狀態不產生氧化皮的表面處理鋼板，并已投入應用。
4）二次加工。在精度要求高或出現凸緣飛邊的情況下，必須進行二次加工。激光沖孔和修整毛刺的技術已應用于實際生產。
5）模具要求。模具材料要求具有良好的熱強度、熱硬度、高的耐磨性和疲勞性能，一般需要參考冷熱疲勞抗力和斷裂韌性均較高的熱作模具鋼；必須在考慮熱脹冷縮效應的基礎上合理確定模具凸、凹模的尺寸；模具內冷卻系統的設計要適合保證制件的強度，還要適合控制冷卻時間。
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