激光焊接技术在汽车装配中的应用

张志卿 马世宁

摘要：激光之所以受到欢迎，这与其高能量密度、高精度、适应性强的三个优势之间有十分紧密的关联，激光焊接和切割技术因为其具有先进、高效、灵敏的特点，成为了汽车新品的重要技术保障，使得生产出来的汽车具有较高的质量，且装配成本比较低廉，成为了汽车装配方面的一个重要的技术手段。汽车装配在经济发达的国家已经开始使用激光焊接、切割技术，且这些技术已经成为了汽车装配应用的标准加工技术。

关键词：激光焊接；汽车转配；汽车装配

1、激光焊简介

在激光焊接过程中，金属材料吸收激光的辐射能量，提高温度，形成液态熔池，使其长大到一定尺寸。然后激光束延伸固体界面移动，使焊接构件之间的初始焊缝逐渐消除，熔池后部逐渐冷却，从而实现小面积的金属加热和冷却，精密平衡，焊接质量高。由于不同的加工方法，激光焊接分为连续激光焊接和脉冲激光焊接，激光器的工作物质是气体、固体、半导体、液体和自由电子，CO2激光和Nd：YAG激光是常用的焊接方法，CO2激光功率很容易达到20KW甚至更大，但其光束波长为10.6微米远红外光，这种光的金属反射率大多高达80%～90%；Nd：YAG激光功率一般在4～6KW之间，光束波长为1.06微米近红外光。

2、激光焊接在汽车生产中的应用

对于汽车工业而言，激光焊接方式早就已经成为了中高档车型必须要使用到的技术，就拿大众公司的高尔夫为例，该款车型在焊接长度方面，激光焊接是52.5米，黏合剂接合为22.6m，亚弧焊为4.7m，而点焊为2938处。按照车身的架构来看，激光焊接与点焊接的比例不相上下，但是与其他的焊接方式相比，其所占的比例就显得比较大，所以激光焊接早就已经是汽车装配过程中不能缺少的一种技术。不仅如此，激光焊接的柔性比传统焊接更好，在实际生产操作过程中可以广泛应用于各种器材的焊接。由于Nd：YAG激光的传输方式是光纤传输，所以该激光的光源必须要与焊枪的终端保持大于100米的距离，这样才能保证各种车型、多个工位可以使用同一台激光器。根据调查数据显示，激光设备在车间的占地面积比点焊接设备的占点面积少了四成左右。同时车身的焊接采用激光焊接还能够加快生产的速度节省生产的时间成本，在SAGITAR速腾白车身焊接过程中，激光焊接能够比传统的焊接方式提高三成的效率。对一些技术较发达的国家而言，他们在生产汽车临检的时候，通常都会选用激光焊接的方式，最常见的就是激光焊接和激光切割。將激光应用到车身面板的焊接过程中去，可以让厚度不同的金属板被焊接在一起，之后再对这些焊接板进行冲压，这样才能够达到面板之间的完美结合。激光技术的应用范围一定程度上取决于它的柔性，与锻造零件相比，冲压零件更适合激光技术的应用。激光焊接使得零件搭接的宽度保持在一个合理范围内，提高了焊接的效率和质量，提升了零件的效能，从结构方面减少了车体的体积，仅仅是这一点就能够将车身的重量减轻112斤。

不同的钢板，还能大幅度地提升车身的刚度和强度、弹性和密封性，从而提高了整个车体性能。对于汽车的装配来说“安全”是最重要的一点，即便是激光技术发展的再好，如果没有把握利用激光技术装配出安全性过关的汽车，那么也不能使用激光技术。但是目前国外已经有了焊接铝合金的激光焊接技术，这是专门为了装配铝合金车身而研发出来的技术，能够有效地保障汽车装配的安全。

3、激光焊接技术应用前景分析

3.1激光-电弧复合焊接技术

激光焊接技术的一大优点是激光焊接技术的高能束特性，它使加工精度充分精确，大大提高了当前焊接技术的精度水平。激光焊接的固定特性和高能束特性为在现有技术的基础上激光焊接技术的实际应用提供了现实的可能性，弧焊技术已经成熟并得到了广泛的应用，其稳定性是毋庸置疑的。激光-电弧复合焊接技术结合了这两种焊接方法的优点，能够在特定的焊接过程中有效地提高焊接效率，在激光焊接过程中由于高能激光束产生的高温对母体加热非常迅速，在此过程中会产生一定量的等离子体气体，对于激光焊接的进一步深度有影响，这是介绍电弧焊用于钨极氩弧焊，对等离子气体的有效处理，对激光焊接有促进作用。激光焊接在应用过程中对电弧焊接也有很大的促进作用，电弧焊的技术基础是利用电能产生的热量来实现焊接过程，用激光焊接的母材表面会很快熔化。在此过程中，会释放大量的自由电子，从而降低焊接材料的电阻率，提高焊接质量效率。激光-电弧复合焊接技术是一种优势互补的复合焊接技术，能够促进激光焊接技术的广泛应用。

3.2激光多焦点焊接技术

在具体的应用过程中的激光焊接技术，考虑到激光束对焊接材料与母材的温度，我们具体的焊接工艺是高强度和稳定的激光手术。激光多焦点焊接技术是一种主要调整激光束的激光焊接技术，可以最大限度地发挥激光焊接技术的优势。激光焊接技术是利用多聚焦激光束的特点，采用透镜和反射镜的特殊组合，有效地控制激光焊接过程中的多。重点对焊缝将形成一批重点，促进激光焊接过程的控制，避免激光焊接边缘问题容易发生。

3.3激光填丝焊接技术

填丝激光焊接技术是激光焊接技术中常用的一种场景，充分利用激光焊接技术高精度的特点，通过充丝激光焊接工艺实现高精度焊接技术，激光补焊技术主要用于焊缝或小间隙的补焊，可通过高能激光束辐照焊接修复焊缝，然后输入特定的修补焊接材料。在一些高精度焊接工艺中，激光填焊技术具有很大的应用场景。在激光填丝焊接过程中，应分析送丝速度。实验结果表明，送丝速度对反射能量的影响较大。因此，在激光填丝焊接过程中，必须对送丝速度进行定性分析，选择合适的速度才能完成焊接。

4、结束语

从上个世纪八十年代到现在，激光焊接技术已经伴随汽车行业走过近40个年头。随着汽车轻量化设计水平的进一步提升，具有高强特征的先进、轻质材料以及薄壁、空心零部件将逐渐被广泛应用于在未来的汽车装配中，相应的对其连接技术也带来了更大的挑战和更高的要求。伴随着一些新型优质激光焊接工艺的不断兴起，这些技术难题也将逐渐迎刃而解，可以预言激光焊接在未来的汽车装配中将发挥不可替代的作用。

参考文献：

[1]魏庆丰，陈媛媛，徐浩.激光焊接技术在汽车装配中的应用[J].现代焊接，2016（08）：34-38.

[2]田文卿.激光焊接技术在汽车装配中的应用价值[J].科技创新与应用，2016（05）：93.

（作者单位：保定长安客车制造有限公司）

作者简介：

1身份证号码：130602197207020620河北石家庄050000

2身份证号码：132401197709300619河北石家庄050000