激光焊接技术在汽车制造中的应用

激光焊接技术在汽车制造中的应用

李景才

广州博伊通软件科技有限公司510530

摘要：随着社会生活水平的快速提升，人们对汽车舒适度、安全性等方面的要求也越来越高。激光焊接技术在功率密度、单一性、亮度、同调性、方向性等方面性能突出，应用在汽车制造过程中可以有效提升焊接精度和焊接质量，使得该技术在汽车制造领域得到广泛的应用。本文针对激光焊接技术在汽车制造中的具体应用和应用发展趋势展开研究，为提升汽车制造中激光焊接技术的应用水平作出努力。

关键词：激光焊接技术；汽车制造；应用

前言：激光焊接技术即通过激光生成波长单一的可远距离传播、集中率较高且波长差异不明显的光束，将其作用于金属表面，缩减金属达到沸点的时间，使金属气化，在金属气化后生成的蒸汽脱离金属熔池表面会形成一定的应力反作用，使熔化金属位置形成凹坑，在继续加热的情况下形成细长小孔，在激光束移动的同时，会使细长孔前熔化金属向后流动，在其凝固后形成焊缝，以此完成焊接作业的技术。

1激光焊接技术的简介

1.1激光焊接技术的原理

激光焊接是一种高速、变形极小、非接触的焊接方式，适合大量且连续的在线加工。激光焊接技术的主要原理是利用激光产生波长单一的光束，选用化学能或者电能将液态、固态或者气态介质，通过光学震荡器产生，这些光束的可传播距离较长，波长差异小，被集中率非常高，形成高功率的激光束，作用于金属表面，能够快速达到沸点，将金属汽化。当金属蒸汽以一定的速度离开金属熔池的表面时产生的应力反作用，是熔化的金属向下凹陷，出现一个小凹坑。进行继续加热，此时会形成一个非常细且长的小孔。随着激光束的移动，小孔前方熔化的金属会绕过小孔流向后方，冷却凝固后形成焊缝。激光功率的密度决定着焊缝的深浅，激光功率密度较高时，熔深较大，焊缝深宽也就较大；激光功率的密度较低时，熔深较浅，焊缝的深宽也就较小。

1.2激光焊接技术的分类

在汽车制造业中主要应用两类激光焊接机是CO2激光焊机和YAG激光焊机，相应的激光焊接技术可以分为激光焊接、激光拼焊和激光复合焊接技术。

1.3激光焊接技术的特点

一是能够给有效的节约材料，加工的速度较快，可以减轻工作人员工作强度；二是激光焊接不直接接触零件，工作产生噪音低，环保性强；三是有工作中带来的热量影响范围小，造成产品零件热变形非常小；四是焊缝焊接质量较高，外观较为美观；五是激光焊接技术的实施设备功能多，多成套或者成系列，操作方便灵活，提高工作效率；六是焊接精度高，在激光焊接机中配备计算机数控系统，能够进行二维立体加工或者三维立体加工；七是对于质地坚硬、易脆裂、熔点极高和极薄的材料，具有特别的功效。

2激光焊接技术在汽车制造中的应用

2.1激光焊接技术在汽车制造中应用现状

随着我国改革开放的不断深入，人们生活水平不断提高，对汽车的需求也逐渐提高，而且对汽车的质量、外观等方面的要求也越来越高，为了满足这种社会需求，要求我国汽车制造企业要根据实际情况，引进先进的加工工艺，提高汽车制造中的工作效率和产品质量，同时降低成本，保证企业稳定、持续发展。因此，在汽车制造中广泛应用激光焊接技术等先进工艺，已经成为国内汽车业内人士的关注。在“九五”期间，激光焊接技术已经被列入机械行业十大技术之一。在未来的发展中，激光焊接技术的产业化、规模化仍是我们努力的方向。

以最先应用激光焊接技术的企业之一一汽大众为例，对激光焊接技术在汽车制造中的应用现状展开分析，一汽大众企业在上个世纪九十年代由近300台汽车对激光焊接技术进行了探索性的应用，其主要应用于汽车底盘和车身方面，而目前一汽大众企业应用的激光焊接技术已经达到世界的领先水平，例如，将激光焊接技术应用于车门焊接方面，对降低汽车运行过程中的汽车噪音，提升汽车运行的安全性和稳定性具有积极的作用；将激光焊接技术替代传统的电阻手工焊接，应用于汽车顶盖和侧面车身的加固，对提升汽车车身的安全性意义突出等，现阶段一汽大众仍在激光焊接技术方面进行积极的探索，并结合兰博基尼、奔驰、雪佛兰、东风日产等汽车企业在激光焊接技术的应用方面进行实践研究。

2.2激光焊接技术在汽车制造中的具体应用

激光焊接系统几乎可以达到完美加工的要求，在效率、经济、安全、强度、抗腐蚀性能方面良好。汽车的车身价值约占汽车总价值的1/5，采用激光焊接工艺使车身的抗冲击性和抗疲劳性都可以得到显著改，提高汽车的品质。汽车制造中，激光焊接技术主要用于车身拼焊板焊接、零部件焊接和总成及分总成组焊。

（1）激光拼焊技术

激光拼焊是在车身设计制造中，根据车身不同的设计和性能要求，选择不同规格的钢板，通过激光截剪和拼接技术完成车身某一部位的制造。激光拼焊技术具有下列优点：减少零件和模具数量；缩短设计和开发周期；减少材料浪费；合理使用不同级别、厚度和性能的钢板，减少车身质量；降低制造成本；提高尺寸精度；提高车身结构刚度和安全性。目前已经被许多大汽车制造商和配件供应商所采用。

近年来，该项技术在全球新型钢制车身设计和制造上获得了日益广泛的应用。奔驰、宝马、通用等各大汽车生产厂相继在车身中采用了激光拼焊板技术。目前，激光拼焊板已广泛应用在汽车车身的各个部位上，如行李箱加强板、行李箱板、前轮罩、侧围内板、门内板、前地板、前纵梁、保险杠、横梁、轮罩、中立柱等。

（2）车身的激光焊接

激光组焊技术是将已冲压或切割成形的各种车身构件，先两双件组焊，然后再多件组焊，从而形成白车身分总成，各白车身分总成再总装成白车身总成。激光组焊是车身制造流程中的重要技术环节，可应用于大批量、小批量和新的样车生产。白车身激光焊接虽然目前尚存在设备投资及维护成本高，使用条件苛刻等问题，但由于其具备焊接精度高、零件变形小，焊接结构强度与刚度提升显著等一系列突出的优点，仍然被世界各大汽车厂商采纳并推广。

车身焊接激光系统的使用使生产节拍加快，在速腾（SAGITAR）白车身焊接中，使用激光焊接时的生产节拍比传统方法快30％，而相应工位的操作工数量不到传统方法的1／2。车身的激光焊接主要分为总成焊接、侧围与顶盖的焊接、后续焊。作为国内自主汽车品牌的华晨、奇瑞、吉利汽车也相继在其新车型上应用激光焊接技术，激光焊接技术在这些企业起到了不可替代的作用，并作为先进制造技术被业内人士接受，但目前主要靠引进国外成套装备或生产线。

（3）汽车零部件激光焊接

激光焊接在汽车制造中的应用始于变速器的齿轮焊接，由于采用了激光焊接，焊接后的齿轮几乎没有焊接变形，不需要焊后热处理，而且焊接速度大大提高，因此很快得到了应用。国外在汽车零部件生产中激光焊接已得到了非常广泛的应用，包括排气管、消声器、变速箱齿轮、离合器齿轮、汽车空调皮带轮、减振器储油缸筒体、滤清器、车门铰链等。在我国也有一些公司开展了汽车零部件激光焊接方面的研究，如上海大众、长春一汽、天津一汽等汽车企业。

3结语

通过上述分析可以发现，现阶段人们已经认识到激光焊接技术在汽车制造业中应用，对提升汽车焊接的质量、精度等方面的重要作用，并结合汽车制造的特点有意识的强化激光焊接技术，这是现代汽车制造水平提升的具体体现。

参考文献：

[1]激光焊接、切割在汽车制造中的应用[J].陈根余，梅丽芳，张明军，刘旭飞，王祖建.激光与光电子学进展.2009（09）

[2]现代汽车生产中的激光焊接技术[J].杨忠敏.客车技术与研究.2008（03）

[3]焊接技术汽车制造业中应用现状及发展趋势[J].周韶冰，熊文华.山东工业技术.2016（22）

[4]激光焊接技术在汽车制造领域中的应用[J].钟建强，柳娟娟.科技资讯.2011（06）

[5]激光焊接技术在汽车工业中的应用[J].姚远.汽车与配件.2006（51）