激光焊接技术在汽车零部件生产中的实际应用

摘 要：汽车零部件的生产广泛应用焊接技术，本文主要研究目前激光焊接技术在汽车的常用零部件的生产加工工艺流程中应用，首先对激光焊接技术的特点及大致运用进行简单介绍，充分掌握激光焊接技术特点，深入分析该技术用于汽车制造中的有效方式方法，在此基础上深入分析未来我国汽车零部件激光焊接技术的发展趋势，希望通过本文的研究能够更加全面的了解激光焊接技术的特点，也为后期更好的发挥激光焊接技术在汽车零部件生产中的作用提供参考。

关键词：激光 焊接 汽车 零部件

The Practical Application of Laser Welding Technology in the Production of Auto Parts

Liu Shuai

Abstract：Welding technology is widely used in the production of auto parts. This article mainly studies the current application of laser welding technology in the production and processing process of common auto parts. Firstly， it briefly introduces the characteristics and general application of laser welding technology， and fully grasps laser welding technology characteristics， in-depth analysis of the effective ways and methods of the technology used in automobile manufacturing. On this basis， an in-depth analysis of the future development trend of laser welding technology for auto parts in my country is put forward， hoping that through the research in this article， a more comprehensive understanding of the characteristics of laser welding technology can be achieved so as to provide a reference for better playing the role of laser welding technology in the production of auto parts in the later period.

Key words：laser， welding， automobile， parts

1 引言

近年来，我国经济社会的发展水平不断提高，人们对于生活的物质要求也越来越高，越来越多的人们购买私家车作为日常的出行工具，国内市场上私家车的数量也不断增加，与此同时人们对于汽车制造的质量和加工工艺也愈加关注。传统汽车的制造是采用阻焊工艺加工，焊接质量偏低，激光焊接技术具有更好的精度、更深的穿透度，在各种零部件的制造中都能使用，因此受到人们广泛的关注[1]。近年来，激光焊接技术也逐渐从高端的航空航天领域推广到汽车制造中，在汽车零件制造中發挥着重要的作用[2]。因此在现阶段加强对于激光焊接技术在汽车零部件生产中实际应用的研究具有重要的现实意义，能够更好的发挥激光焊接技术在汽车生产制造领域的作用。

2 激光焊接技术的特点及大致运用

激光焊接是指在操作过程中选取具备高功率聚焦特性的激光束来熔化焊接材料，由此达成预期焊接目标。激光焊接与普通焊接不同，焊接速度更快、质量更好，而且效果比较高，能够实现光亮美观的焊缝，焊接过程中不会形成太大的热输入，仅对部分区域形成热影响，因此在焊接后不易出现零件变形的情况。除此之外，利用激光对钢板进行焊接，能够实现50mm厚度的焊接[3]。

激光焊接零件的装配间隙小，因此其工装要求非常精确，需严格依照高精度的装配标准才能真正发挥激光焊接的作用。但是，目前国内汽车零部件厂商生产加工的精度相对偏低，阻碍了激光焊接工艺的发展。以车身生产加工为例，目前主要采用成型件三维焊接的方式进行加工，在焊接过程中要求零件装配尺寸满足较高的精度。相关部件装配后的精密度直接影响到激光焊接技术的实际应用可行性以及校准准确性。因此在使用激光焊接技术时，焊接的接头位置必须达到高精度的间隙。搭接接头与对接接头的间隙以及焊接多运行的误差范围的一般需要根据板厚来具体决定。比如搭接接头的间隙误差要小于焊件中较薄焊件厚度的1/4。如果在焊接中出现较大的误差就会导致被焊接的焊件上片被烧穿或者下片不熔合。另外在焊件对接接头位置装配的间隙误差要低于板厚的3/20。其中两板横向及不平度误差和纵向直线度要分别要低于板厚的1/4和0.13mm。

在使用激光对板材进行焊接的过程中，高功率的激光束会迅速提高被焊接金属的温度，从而使得金属变成气态蒸发，这些气态金属聚集在被焊接金属的周围，于周边范围生成等离子体，此类离子体元素将在激光束四周达成阻隔激光的效果，激光就不能被焊件正常吸收[4]。因此在焊接时，需要借助激光焊的保护气体排除产生的等离子体，一般情况下会在焊接的过程中使用高速喷嘴喷射惰性气体，这些气体会将金属板附近聚集的等离子体吹散，从而正常进行焊接，而且能够利用惰性气体将熔化的金属与周围的大气隔绝开，避免空气影响到焊接的效果。

3 激光焊接技术在汽车制造中的应用

3.1 激光焊接在汽车车身拼焊板中的应用

在车身设计制造中，很多部位的制造都使用不同规格的钢板拼焊形成，在具体的生产中，焊接使用的钢板要根据车身设计及性能要求的不同进行选择，然后利用激光焊接技术完成裁剪、拼接等焊接作业。激光拼焊板焊接工艺广泛应用于车身的生产制造中，目前已经在奔驰、丰田、宝马等全球各大汽车厂商的生产中得到应用。这种焊接技术也在越来越多的汽车车身部位上得到使用，常见的拼焊板零部件主要包括行李箱板、门内板、前轮罩、前纵梁、侧围内板、中立柱、保险杠、前地板、横梁轮罩等。

3.2 车身的激光组焊

在汽车零部件的生产制造中， 存在很多已冲压或切割成形的车身构件，这些构件需要使用焊接技术变成整体总成，激光组焊技术就是加工白车身分总成或总成的关键技术。一般情况下，首先对车身构件两双件进行组焊，然后再对之前组焊完成的部件进行多件组焊，逐渐焊接成为白车身分总成，将不同的分总成通过总装形成总成。激光组焊技术在大批量、小批量以及新样车生产等不同的生产场景下都可以使用。但是这种组焊技术前期需要较大的设备投资，使用过程中也需要较高的维护成本，而且对于使用条件的要求相对苛刻，但是使用这种技术能够实现高精度的焊接，焊接后的汽车总成不容易出现零件变形，总体焊接结构强度高，车身总成的刚度也显著提升，在汽车领域被世界各大汽车厂商广泛应用。目前在汽车制造中，车身的激光焊接内容主要包括总成焊接、侧围与顶盖的焊接以及后续焊[5]。

3.3 激光焊接在典型汽车零部件中的应用

3.3.1 进排气门

汽车进排气门的工作环境温度较高，同时承载较大的动态负荷，在实际运行当中，需维持较高速度来保障持续运动的状态，运动时间要求精确至毫秒范畴。不过需注意，其运行状态容易遭受发动机燃烧效率、尾气排放等诸多性能的影响，因此必须同时满足重量轻便、性能强度高等相关要求。因此在设计和制造时一般将气门内设置成空腔状态，从而减轻气门零件的总体质量，而且在其内部填充金属钠作为冷却剂来抵抗工作中的高温，所以在生产中普遍使用激光焊接技术进行制造，只有激光焊接技术才能保障制造的气门达到高强度。

3.3.2 汽车离合器

汽车运行中，需借助控制汽车离合器来达成发动机动力传输，且不论是传输的切断或持续连接都可由此实现，具体处于一种旋转动态中完成。因此，在设计制造时要考虑工作时的缓冲力量。通常汽车离合器部件主体结构由2片外壳体和1组螺旋弹簧组合而成，其中外壳具体采用锻造技术实施加工，最后在使用激光焊接技术将两片外壳体封焊成整体[6]。在离合器生产中应用激光焊接技术能够满足离合器高强度的力学性能的要求，更好的保障离合器的使用效果。

3.3.3 汽车保险杠

采用激光焊接生产制造的车前保险杠也能实现更好的性能，比如使用双相钢板和低碳镀锌钢板生产制造保险杠，可以用激光拼焊技术将不同材料的钢板焊接成平板，再采用冲压工艺，将平板变成带波纹的保险杠，这种工艺生产制造的保险杠能够保障保险杠的轻量化和高强度，在实际使用中，既能减轻汽车的质量，降低汽车能耗，又能保障良好的防撞保护效果。

4 我国汽车零部件激光焊接技术的发展趋势

激光焊接技术已经成为汽车零部件生产制造最重要的技术之一，也是未来汽车产业发展的重要趋势。当前我国的汽车整体焊接工艺相比国外先进的焊接技术仍然存在很大的差距。但是近年来，国内汽车行业对于汽车生产制造激光焊接技术愈加重视，相关的生产工艺也不断升级。很多汽车生产制造企业的车身焊接技术以及能够实现80%以上的自动化焊接。

现在的汽车生产流水线基本都是由计算机对加工设备进行控制，在某一工位完成组装后，再传送到下一个工位，而且在流水线上使用了大量的焊接机器人，這些焊接机器人全部由计算机编程控制，的存在能够替代人工完成相关作业，提高作业精度和生产效率。

在焊接作业过程中机器人的相关动作都是按照生产需求设计点到点的序步轨迹，因此能够有改善现场的工作条件，提高汽车生产流水线的生产效率以及产品的质量。而且采用自动化程度更好的激光焊接工艺，能够节省生产材料，从而进一步降低汽车制造的生产成本。

近年来随着经济社会的不断发展，家庭轿车的生产设计逐渐趋向小型化与轻量化生产，生产制造汽车的材料也更加多元化，逐渐开始使用铝镁合金、复合材料以及热塑性合成材料等，激光焊接技术在这些材料元件的加工中将会发挥更加重要的作用。

5 结语

通过本文的分析可知，在汽车制造中应用激光焊接技术具有重要的作用，能够有效提高零部件加工的质量精度和效率。未来随着汽车工业的不断发展，激光焊接技术在汽车生产制造领域的应用会更加广泛，也会遇到更多更复杂的问题，这就需要相关人员不断加强对于激光焊接技术的研究，制定更加合理的方案，更好的发挥激光焊接在汽车零部件生产制造中的作用，加工制造更多更高性能的零部件，更好的保障汽车零部件的质量，进而保障生产车辆的质量，更好的满足人们对于车辆的质量性能要求。

参考文献：

[1]黄强军.激光焊接技术在汽车制造中的应用现状及发展[J].内燃机与配件，2021（01）：176-177.

[2]陈琴，徐逸舟.激光焊接技术应用及其发展研究[J].农机使用与维修，2020（12）：48-49.

[3]窦豫山.激光焊接技术在汽车制造中的应用[J].时代汽车，2020（19）：134-135.

[4]马维杰，陈禹.浅谈焊接技术在汽车制造中的应用[J].时代汽车，2020（11）：123-124.

[5]李旭.焊接机器人在汽车制造中的应用[J].中国金属通报，2020（01）：56-57.

[6]段东磊.激光焊接技术在汽车制造中的应用现状及发展趋势[J].世界制造技术与装备市场，2019（05）：38-44.

作者简介

刘帅：（1990—），男，汉族，江西省乐平市人，现任杭州宝伟汽车零部件有限公司焊接工程师。主要研究方向：白车身工艺焊接及项目工作。