汽車制造中激光焊接技術(shù)的應(yīng)用解析

劉士玉

摘要：隨著我國經(jīng)濟水平的發(fā)展，汽車制造行業(yè)呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢。激光焊接技術(shù)作為一種有效的制造技術(shù)，將其應(yīng)用在汽車制造中可提高汽車制造水平。本文將對汽車制造中激光焊接技術(shù)的應(yīng)用進行分析探討。

關(guān)鍵詞：汽車制造；激光焊接技術(shù)；應(yīng)用分析

關(guān)于激光焊接技術(shù)，應(yīng)追溯到四十多年前，世界上第一個激光器成功演示。時至今日，激光技術(shù)逐漸優(yōu)化起來，其作用超出人們預(yù)想，在我國各領(lǐng)域均得到了有效運用。筆者分別從：激光焊接技術(shù)研究、激光焊接在汽車行業(yè)的有效應(yīng)用、激光焊接技術(shù)前景，三個方面來闡述。

一.激光焊接技術(shù)研究

（一）激光焊接技術(shù)可行性

激光焊接技術(shù)具有方向性、單色性、相關(guān)性，結(jié)合超短脈沖、超高亮度使其與現(xiàn)代工業(yè)緊密結(jié)合在一起，這些特質(zhì)使其更加適合焊接加工。根據(jù)產(chǎn)生激光工作物質(zhì)種類，可將激光器分為半導(dǎo)體激光器、液體激光器、固體激光器、氣體激光器、自由電子激光器、化學(xué)激光器、其中氣體激光器應(yīng)用頻率相對較高，是以氣體為發(fā)光粒子，激光波長分布相對較廣，大功率連續(xù)輸出極易實現(xiàn)。

固體激光器是將激光粒子摻于固體基質(zhì)，與氣體相比濃度相對，可獲得更大的激光輸出量，其具有機構(gòu)緊湊、牢固耐用相關(guān)特點。激光焊接技術(shù)應(yīng)用頻率逐漸增長，從脈沖到連續(xù)、從小功率到大功率，從簡單單縫到復(fù)雜形狀。隨著時代的發(fā)展，激光焊接逐漸成為一種成熟的加工工藝技術(shù)，并分為連續(xù)激光焊接與脈沖激光焊接，其中連續(xù)焊接又分為深穿透焊接、熱傳導(dǎo)焊接，其激光輸出功率得到逐漸提高，尤其是高功率CO2激光器的產(chǎn)生，使激光深穿透技術(shù)飛速發(fā)展，最大焊接深度充分達到12：1。

而且，激光焊接材料呈現(xiàn)出一定進展，由一般低碳鋼發(fā)展至焊接鍍鋅板、鈦板、銅板及陶瓷材料。隨著激光焊接技術(shù)的發(fā)展，激光焊接速度逐漸提高，在生產(chǎn)線上得到了廣泛應(yīng)用，如：汽車底板、車門車身，逐漸獲得了更多社會效益。

據(jù)相關(guān)資料研究，許多歐美國家，均利用激光技術(shù)來對汽車零部件實施加工，比例高達50%—70%，其中以激光切割、激光焊接為主，就目前來看，在汽車工業(yè)中，激光焊接技術(shù)逐漸成為汽車制造標(biāo)準工藝。而激光則可應(yīng)用在車身面板上，加速了焊接速度，減少變形的發(fā)生，省去了二次加工。

激光焊接技術(shù)的應(yīng)用加速了鍛造進程，同時可減少搭接寬度及相關(guān)零部件，使車身結(jié)構(gòu)本身體積被充分壓縮，通過這一技術(shù)便可減少車身重量，可達56kg，降低了成品廢品率。

（二）激光焊接技術(shù)分析

常見的激光焊接技術(shù)包括激光焊接、激光拼焊、激光復(fù)合焊接，詳情如下。

（1）激光焊接

激光焊接技術(shù)最早應(yīng)用在汽車變速器齒輪焊接中，齒輪作為汽車制造中的重要部件，其質(zhì)量直接影響到汽車運行，汽車制造行業(yè)對齒輪重量及運轉(zhuǎn)速度提出了較高的要求，不僅應(yīng)確保焊接質(zhì)量水平，還應(yīng)提高焊接技術(shù)凈度，避免因齒輪質(zhì)量為汽車運行帶來的影響。

在汽車變速器齒輪中采用激光焊接技術(shù)能充分提高焊接精確度，這一技術(shù)最初應(yīng)用在美國三大汽車制造公司，可充分節(jié)約制造成本，對我國汽車制造技術(shù)發(fā)展起到一定促進作用。

傳統(tǒng)制造材料逐漸難以滿足消費者需求，鋁、鎂等材料均得到了廣泛應(yīng)用，如若僅僅采用傳統(tǒng)點焊方法對材料進行處理便會對焊接壽命造成直接影響，據(jù)此，將激光焊接技術(shù)應(yīng)用其中顯得尤為重要。

（2）激光拼焊

激光拼焊技術(shù)通常應(yīng)用在車身制造方面，首先對車身不同部分進行焊接，然后對其進行沖壓成型。另外在激光焊接技術(shù)應(yīng)用中，可充分減少零件使用數(shù)量，與此同時還可提高焊接效率，從而降低了汽車制造成本。

根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)焊接方式相比，激光焊接技術(shù)可節(jié)約大部分制造成本，在我國大眾、奇瑞、通用汽車公司中均得到了廣泛運用。

（3）激光復(fù)合焊接

激光復(fù)合焊接技術(shù)實際上是對激光焊接技術(shù)基礎(chǔ)上進行改進，該技術(shù)將激光焊接與電弧焊接優(yōu)勢有效融合，同時克服了這兩種技術(shù)的不足。激光復(fù)合焊接技術(shù)可在一定程度上擴大受熱面積，使焊縫深度得以保障，大大提高了焊接速度及效率，確保激光焊接技術(shù)使用中的穩(wěn)定性。

二.激光焊接在汽車行業(yè)的有效應(yīng)用

綜上，筆者對激光焊接技術(shù)的科學(xué)性進行了闡述，將激光焊接技術(shù)應(yīng)用在汽車行業(yè)中，可為我國汽車制造行業(yè)帶來更多經(jīng)濟效益。

舉個例子：在傳統(tǒng)汽車制造中需要將兩個焊頭夾在工件邊緣實施焊接，將激光焊接技術(shù)運用到車身裝配上則有所區(qū)別，實際為單邊焊接，為每輛車節(jié)省大量鋼材，多達40kg。傳統(tǒng)點焊焊接中，通常運用兩片0.8mm沖壓件，其焊炬應(yīng)保持在25mm，其速度則保持在0.5m/min。將激光焊接技術(shù)應(yīng)用在汽車制造行業(yè)中，可提高焊接速度，甚至高達5m/min 及以上。

不同焊接材料在汽車制造中的應(yīng)用表格如下：

將激光焊接技術(shù)運用到汽車制造行業(yè)中，可充分提升焊接效率，新型激光器安全性全面提升，其故障停機率僅僅為2%，具有較高可靠性。在實際操作中，應(yīng)將激光焊接技術(shù)與工件接觸面結(jié)合在一起，而這一點難以在工藝上實現(xiàn)，通過激光焊接技術(shù)的應(yīng)用使凸緣設(shè)計問題得到了改善。

美國作為最早將激光器引入到汽車制造業(yè)中的國家，其激光加工站逐漸增加到49多家，將其應(yīng)用到金屬件切割及齒輪焊接中，大大縮短了焊接效果。激光焊接技術(shù)通常應(yīng)用在車身拼接及焊接上，為滿足市場實際需求，應(yīng)對車身加以改善，汽車車身價值占1/5，將激光焊接工藝可有效改善車身抗疲勞性及抗沖擊性，大大提高了汽車品質(zhì)。

激光焊接技術(shù)主要采用計算機控制，具有較強的機動性及靈活性，還可對形狀特殊的門板、齒輪、儀表板進行焊接，將光纖傳輸系統(tǒng)引入其中可實現(xiàn)汽車裝配生產(chǎn)線自動化，利用ND：YAG 連續(xù)激光器，與點焊系統(tǒng)配合，從而達到焊接自動化，就目前奔馳、通用均采用到該系統(tǒng)，激光焊接系統(tǒng)的應(yīng)用可提高車身安全性、經(jīng)濟性及抗腐蝕性。

三.激光焊接技術(shù)前景

綜上，筆者對激光焊接在汽車制造中的實際應(yīng)用進行了闡述，激光焊接技術(shù)的誕生為傳統(tǒng)汽車焊接工藝造成了較大的沖擊，且抱有積極的態(tài)度。這也意味著新技術(shù)具有較強的競爭力，激光焊接技術(shù)在全車身構(gòu)架中具有較大的應(yīng)用范圍。

基于這種局面下，國內(nèi)激光產(chǎn)品廠家逐漸意識到這一點，舉個例子：我國湖北光通光電系統(tǒng)有效公司生產(chǎn)的脈沖Nd：YAG激光焊接機，具有較長的使用壽命，具有一定可靠性，能發(fā)揮出一定應(yīng)用效果，此外激光器還可以一機多用，尤其適合在自動化生產(chǎn)線以及激光加工車間中。

自21世紀以來，汽車制造行業(yè)逐漸呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)工藝不再能滿足時代需要，這一局勢為激光焊接技術(shù)的應(yīng)用提供有效機遇，成為汽車工業(yè)中重要的加工方法。

結(jié)束語

綜上，筆者對激光焊接技術(shù)進行了分析，與傳統(tǒng)焊接技術(shù)相比，激光焊接技術(shù)最大的優(yōu)勢在于能充分提高焊接效率及質(zhì)量，在焊接中可減少汽車焊接成本，為汽車制造行業(yè)發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]謝劍和，李晶.激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用分析[J].科技展望，2016，26（23）：146.

[2]楊義生.解析激光焊接技術(shù)在船舶制造中的應(yīng)用與前景[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（25）：6+8.

[3]楊晉，張善華.激光及其復(fù)合焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技信息，2011（32）：276-277.