在推动汽车电气化之前，减轻零部件重量是汽车研究的主要焦点，以减少燃油消耗。这个问题仍然是保持运行效率的关键，但除此之外，还需要高效制造电动汽车电池。

在与汽车相关的焊接研究中，高强度钢（HSS）是一种备受关注的材料。提高高强度钢的高效可焊性是一个关键问题。在滑铁卢大学，滑铁卢大学正在开展该领域的突破性研究。

高强度钢（HSS）研究

“高强度钢的核心挑战在于：当钢材表面镀有锌或铝涂层以增强防腐性能时，如何保持其焊接性能。”滑铁卢大学机械与机电工程系教授、滑铁卢汽车研究中心成员Adrian Gerlich说，“这些涂层材料会改变焊缝金属的化学成分，其与熔合区的混合可能形成局部断裂带。虽然不必然导致零件失效，但会显著降低接头的成形性，影响拼焊板的制造。”

Gerlich教授目前的研究获得了加拿大焊接协会（CWA）、安赛乐米塔尔、林肯电气、Stelco和Huys Industries资助。项目聚焦焊接用先进工艺材料，重点研发适用于高强度钢的焊材与钎料，但其研究成果未来将延伸至铝合金领域。

这项研究延续了他此前与Liburdi公司合作开发的电弧焊接控制技术。“我们优化了脉冲电弧控制参数，本质上这是针对敏感材料焊接的改进型脉冲熔滴过渡模式。”Gerlich教授介绍道，“热输入可低至0.1千焦/毫米，在汽车行业关键的高强度钢应用中，能实现极低热输入下的均匀角焊缝沉积，从而减少对母材的热损伤并控制变形。”

弧焊与激光焊

Gerlich教授最初进行的研究是关于增材应用的，但新的研究将把那方面的知识转移到分析涂层钢对低热输入弧焊过程的反应上。

一些公司正在将激光焊接作为汽车焊接任务的理想解决方案进行推广。但Gerlich表示，他的研究可能证明，在某些应用中，电弧焊可以优于激光工艺。

“弧焊的优点在于我们可以大幅降低整个焊接系统的成本”他说，“一个典型的弧焊机器人装置可能超过10万美元，使用的材料几乎与车间习惯使用的完全相同。当然，激光焊接会得到完全不同的焊缝特性，但成本可能是弧焊的10倍。再加上需要光幕和激光密闭围栏。找到更多利用弧焊的方法可以降低成本。”

Gerlich教授承认由于工艺的性质，弧焊焊缝的宽度可能是激光焊接的两倍，但热输入——真正关键的考虑因素——正开始接近激光焊接达到的0.05千焦/毫米范围。

“弧焊的能量使用也更加一致”Gerlich说，“你可能会有4千瓦的激光光能，但根据激光模式、材料特性和表面条件，实际吸收率可能在15%-90%之间波动，而2千瓦电弧焊的能量传输效率稳定保持在80%以上。”

正如所有制造业领域一样，汽车工业始终追求更高效经济的生产方式。这类前沿研究正在将这一目标转化为现实。