混合激光焊接技术在汽车制造中的应用

混合激光焊接技术在汽车制造中的应用

宋爱国

（国能新能源汽车有限责任公司，天津300301）

摘要：伴随我国经济的持续发展，汽车消费必然越来越高，激光焊接技术在汽车升级过程中的无可替代的作用已然昭显，因此，重视激光焊接技术的不足，努力改进，并充分发挥激光技术的优点，这是未来激光技术发展的必然趋势，也是汽车升级的客观需要。

关键词：混合激光焊接；汽车制造；制造成本

[Abstract]WiththesustaineddevelopmentofChina'seconomy,automobileconsumptionisboundtobecomehigherandhigher,andtheirreplaceableroleoflaserweldingtechnologyintheprocessofautomobileupgradinghasbecomeevident.Therefore,itisaninevitabletrendoffuturelasertechnologydevelopmentandanobjectiveneedofautomobileupgradingtoattachimportancetotheinsufficiencyoflaserweldingtechnology,strivetoimproveandgivefullplaytotheadvantagesoflasertechnology.

Hybridlaserwelding;Automobilemanufacturing;Manufacturingcost

随着焊接工艺在汽车制造中的不断应用和发展，人们对于焊接功能的实现和外观都有着越来越高的要求，为适应社会需求，人们不断研究新的焊接工艺，以达到高质量、高效率、低成本、美观大方的目的。混合激光焊接技术的应用，让我们离目标越来越近。

1混合激光焊接技术的工作原理

混合激光焊接技术是采用传统的金属及气体电弧焊和激光焊接技术的优点，进行合理化结合，主要利用电弧加热填充金属和工件，达到金属融合的效果。

混合激光焊接技术受气体等因素的影响较多，为达到降低机器成本的目的，我们要通过对各个有影响的参数进行控制，减小谐振腔的尺寸，降低混合激光焊接技术的供能成本，确定混合激光焊接中焊丝的给进位置。激光推动焊丝进入熔融焊池，降低熔融焊丝所需的二次能量，这个过程中为提高焊接速度，我们采用了拖尾式的混合激光焊接技术进行焊丝给进。混和激光焊接的电弧在焊丝填充到达尾部时产生等离子，并对基底材料进行蒸发，这时会在熔融焊接池的边缘出现一个小凹陷，这个凹陷能够起到降低激光光束需要穿透的深度，提高了穿透性能。

2混合激光焊接技术的特点

混合激光焊接技术在汽车制造中的应用有以下特点：（1）在进行混合激光焊接过程中添加的辅助材料，施加给焊缝晶格组织的影响，使得焊缝的韧性较高；（2）熔深更大，焊缝焊接能力强；（3）减少人工，减少投资；（4）焊缝背面下垂在没有烧穿时的适用范围更加广泛；（5）焊接速度快；（6）焊接热量产生的少；（7）焊缝的宽度和突出小，强度高；（8）生产效率高；（9）光学设备配置性能高；（10）对焊接产生的缝隙弥补合理，效果高；（11）钣金件缝隙的连接能力提高；（12）提高车身刚度，提升汽车安全性；（13）车身重量减小，有省油效果；（14）焊接精度高；（15）前期投入太高，包括配套设备和保护气体的投资。

3混合激光焊接技术中对保护气体的选择

现在在汽车制造中使用最多的是二氧化碳、氩和氦等气体作为电弧和熔池的保护气体，在这些保护气体中，氦气控制粒子大小最为合理，这是由其平均蒸汽粒子最小决定的。但是在电离率和等离子体电压方面，氦气虽然有着很大的优势，但是分子质量却比氩气小。因此，我们发现，在选用氦气作为保护气时，必须保证流速足够能将激光光束路径上的金属进行蒸发并排出，虽然效果非常好，但是氦气的价格却较高，这无疑是增加了焊接成本，增加了汽车整车成本。为了弥补氦保护气的价格缺陷，同时实现抑制等离子体，排出蒸汽粒子，达到优化保护气，降低成本的目的，我们引进了使用40%～50%的氩气混合气体，这种混合气体的比重越高，对于排除蒸汽粒子的流速要求就越低。在汽车制造中，混合气体的惰性对焊接起到保护的作用，降低报废率。

4激光焊接技术在现代汽车制造中的应用

4.1随着激光焊接技术的不断发展，各个汽车企业纷纷引进最新的焊接工艺，直接影响着其在汽车制造业中的行业竞争力。

目前，激光焊接技术已经被广泛应用于汽车制造业中，并不断得到完善，推动着汽车制造业的发展，同时由于汽车制造业的飞速发展，又不断提出新的需求，从而反过来促进激光焊接技术的不断优化。为了满足人们对汽车质量、功能和外观的新需求，要求我国汽车制造企业一定要根据实际情况，引进最新的焊接工艺，提高汽车制造中的工作效率和产品质量，同时降低成本，从而达到企业稳定、持续发展的目标。因此，在汽车制造中广泛应用激光焊接技术等先进工艺，已经得到国内汽车业内人士的高度关注。在汽车制造业的发展中，激光焊接技术的优化，降低成本，运输的经济性和安全性仍需要我们不断探索，推动我国汽车制造业的快速发展。

4.2激光焊接技术在汽车零部件上的运用

在焊接齿轮方面，传统的设计和制造理念已被激光焊接工艺从根本上改变了，激光焊接工艺为齿轮箱体类部件的生产加工提供了更具有经济性和更为紧凑的结构。例如：在奔驰公司的家用车系列变速箱齿轮中，就广泛地采用了激光焊接技术。与传统的加工技术相比，激光焊接技术不但减少了工序，节约了昂贵的原材料，而且大幅度提高了生产效率，并且还使得齿轮箱结构更为紧密。在另一方面，齿轮与传动轴经过激光深熔焊已经熔化为一体，相比原来的齿轮和传动轴，无论是从使用精度还是从传递扭矩要求上，都有很大的提升。

4.2.1美国的阿符科公司研制的功率为15kW的HPL工业用CO2激光焊接机，用它来焊接汽车转动组件的两个齿轮，焊接时间缩短至1s，因此每小时就可以焊接1000多件。

4.2.2然而就目前国内情况来看，上海通用的Polo、上海大众Passat车型等几家中外合资企业的国产化车型在制造过程中都采用了激光焊接技术，国内的诸多自主企业对于汽车白车身的激光焊接技术目前尚处在探索的阶段。国内也有一些自主汽车品牌企业在其新车型上对激光焊接技术进行研发应用，其中有华晨、奇瑞和吉利汽车也都在进行相关的尝试，并且作为先进的制造技术被业内人士广泛的接受，然而就目前的情况来看，激光焊技术主要是依靠引进国外成套装备或零件生产线。

5结束语

在汽车制造业的发展中，混合激光焊接技术的优化，降低成本，运输的经济性和安全性仍需要我们不断探索，推动我国汽车制造业的快速发展。

参考文献

[1]许瑞麟等.汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J].电焊机.2010（5）：1～18

[2]陈根余等.激光焊接技术在汽车制造中的应用与激光组焊单元设计[J].电焊机.2010（5）：32～38