激光焊接、切割在汽車制造中的運(yùn)用

陳政

（衡陽技師學(xué)院，衡陽421101）

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激光焊接、切割在汽車制造中的運(yùn)用

陳政

（衡陽技師學(xué)院，衡陽421101）

摘要：隨著我國科技技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車制造業(yè)逐漸成為我國一項(xiàng)十分重大的工業(yè)行業(yè)。汽車制造技術(shù)也隨著我國工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步而不斷演進(jìn)和優(yōu)化，如激光技術(shù)的廣泛運(yùn)用。本文主要探討激光焊接技術(shù)、激光切割技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域中的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用，解讀其對汽車制造業(yè)帶來的深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)影響。

關(guān)鍵詞：激光焊接切割汽車制造應(yīng)用

當(dāng)前階段，沖壓、焊接、涂裝和總裝是汽車制造中的四大環(huán)節(jié)。我國現(xiàn)有的汽車廠家焊接工藝中，手工焊接是當(dāng)前十分常見的技術(shù)手段。只有國內(nèi)一部分大型汽車制造公司，才會大量引用機(jī)器人焊接和先進(jìn)焊接技術(shù)。為了可以有效減少與汽車制造業(yè)發(fā)達(dá)的國家的差距，我國必須要研發(fā)一些先進(jìn)的焊接技術(shù)，尤其是增強(qiáng)激光焊接技術(shù)的水平，才可以讓我國的汽車業(yè)在世界范圍內(nèi)處于占據(jù)有利的經(jīng)濟(jì)地位。為此，筆者在文中對激光焊接、切割技術(shù)在汽車制造中的運(yùn)用策略進(jìn)行了具體分析。

1 我國現(xiàn)階段激光焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

一汽大眾企業(yè)于90年代選擇在企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)的300多臺汽車中應(yīng)用激光焊接技術(shù)，主要應(yīng)用于底盤與車體的焊接。當(dāng)前階段，一汽大眾企業(yè)擁有的激光焊接技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)排名前列。例如，工人在進(jìn)行焊接一汽大眾系列的汽車車門時(shí)，大多都采用激光焊接技術(shù)。不止因?yàn)榧す夂附蛹夹g(shù)可以有效減少噪音污染，還因?yàn)樗梢蕴嵘藗兊陌踩{駛意識和維護(hù)汽車駕駛的穩(wěn)定性。一汽大眾企業(yè)為了可以更加高效地鞏固車身的安全性，通常都會選用采用激光焊接的手法，有效加固汽車頂蓋與側(cè)面車身之間的焊接堅(jiān)固性，同時(shí)也在一定程度上淘汰過去傳統(tǒng)的電阻手工焊接的焊接模式［1］。我國現(xiàn)階段擁有的激光焊接技術(shù)，雖然在實(shí)際應(yīng)用上取得了一些優(yōu)異成績，但是仍然有許多工作人員在實(shí)際進(jìn)行激光焊接切割活動中處于半知半解的狀態(tài)。而部分發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在研發(fā)與之相關(guān)的其他焊接新技術(shù)，如遠(yuǎn)程激光焊接技術(shù)。目前，在激光技術(shù)不斷革新發(fā)展的當(dāng)今社會，激光焊接技術(shù)已經(jīng)得到了諸多高級汽車制造企業(yè)的認(rèn)可和廣泛應(yīng)用。

2 我國現(xiàn)階段激光切割技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

最近幾年，隨著我國三維激光切割技術(shù)的不斷健康發(fā)展，其在社會經(jīng)濟(jì)工業(yè)行業(yè)中的應(yīng)用比率也在逐年增加，特別是在汽車行業(yè)和航天航空制造業(yè)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)比值尤為突出。在我國現(xiàn)有的汽車工業(yè)中，三維激光切割技術(shù)通常被人們應(yīng)用于切割整體汽車車身的覆蓋件，其已經(jīng)可以取代過去傳統(tǒng)的汽車制造工業(yè)中的修邊模與沖孔模，制作流程也逐漸變得簡單細(xì)化，具有十分顯著的時(shí)間周期短、切割效率高、切割寬度小、整體質(zhì)量高，還在一定程度上降低了經(jīng)濟(jì)成本，為我國汽車制造工業(yè)極大地縮減了時(shí)間，具有非常可行性和樂觀效益性的發(fā)展前景。

3 激光焊接、切割在汽車制造方面的具體應(yīng)用方法

（1）激光焊接技術(shù)的具體應(yīng)用方法。目前，我國現(xiàn)有的汽車制造行業(yè)中，被人們所熟識并廣泛應(yīng)用的還是焊接技術(shù)，主要包括激光焊接、MAG、電阻電焊以及CO2等技術(shù)［2］。由于汽車車身板料厚度的不同，在進(jìn)行實(shí)踐拼接過程中的難易程度也存在很大區(qū)別。工作人員一般都會選用激光焊接技術(shù)，不僅因?yàn)榇思夹g(shù)在進(jìn)行實(shí)際焊接過程中比較容易操作，而且焊接質(zhì)量也得到人們的廣泛認(rèn)可。工人在進(jìn)行汽車車身整體構(gòu)造的焊接活動過程中，使用激光焊接技術(shù)不斷提升汽車整體構(gòu)造、內(nèi)部的堅(jiān)固性，并在一定程度上降低其經(jīng)濟(jì)成本。一汽大眾企業(yè)工作人員在進(jìn)行車體整體焊接的活動過程中，主要采用偏光鏡來激發(fā)激光內(nèi)的強(qiáng)光，其中含有一個(gè)可以聚焦的儀器，可以自發(fā)地發(fā)出強(qiáng)光。車身零件在強(qiáng)光的照射下會立即融化，進(jìn)而高效地完成焊接工作。一汽大眾在經(jīng)過長時(shí)間的摸索探究后，利用激光進(jìn)行焊接的技術(shù)能力已經(jīng)達(dá)到了世界的領(lǐng)先地位。

（2）激光切割技術(shù)的具體應(yīng)用策略。在金屬零件加工過程中，通常都是應(yīng)用小批量多品種進(jìn)行代替沖壓。如果批量在5萬以下的情況，就可以應(yīng)用激光切割技術(shù)來代替，以節(jié)約一定的經(jīng)濟(jì)效益。一般情況下，我國現(xiàn)有的激光切割技術(shù)的切割精度可以達(dá)到0.1mm左右。此種激光切割技術(shù)的精度比應(yīng)用磨具的精度還要高出很多，此種切割技術(shù)主要被工作人員應(yīng)用在機(jī)械制造行業(yè)。發(fā)達(dá)國家中有一家公司，科學(xué)合理地應(yīng)用激光切割技術(shù)進(jìn)行切割汽車樣車中的小批量鋼板零件，切割效果與質(zhì)量十分優(yōu)良。

由于具有加工靈活和保證質(zhì)量的工作特性，三維激光切割技術(shù)早在80年代就已經(jīng)開始在汽車制造中被廣泛應(yīng)用。在進(jìn)行實(shí)際切割過程中，只需要運(yùn)用平直的支撐塊來支撐工件。為此，其夾具的制作不僅需要的資金成本低，而且迅速。由于CAD/CAM技術(shù)的相互融入，切割過程中比較容易控制，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)和加工活動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效化的切割生產(chǎn)［3］。

在進(jìn)行實(shí)際切割車身板材過程中，所需要運(yùn)用的激光器主要分為兩大類，即CO2激光器和Nd:YAG激光器。激光器的功率為100～1500W，因?yàn)樽陨砉β市∮?500W的激光器，其振動模式為單模，切縫寬度為0.1～0.2mm，切割面也比較整潔［4］；而輸出功率大于1500W時(shí)，激光器的振動模式為多模，割縫寬度接近1mm，其切割面質(zhì)量比較差。因?yàn)镹d:YAG的激光可以通過光導(dǎo)纖維輸送的方式，所以更加靈活輕便，比較適用于機(jī)器人手執(zhí)激光“噴嘴”配程序控制，進(jìn)行精準(zhǔn)無誤的操作。為此，在三維切割活動時(shí)大多采用這種技術(shù)。

4 激光遠(yuǎn)程焊接技術(shù)的應(yīng)用

由于傳統(tǒng)的激光焊接系統(tǒng)，在焊接的位置之間快速移動速度相對較低。因此，在實(shí)際生產(chǎn)活動中，它很難真正實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)要求。這一缺點(diǎn)在焊點(diǎn)分部多的復(fù)雜三維零件上的應(yīng)用活動中，顯得尤為突出。高光速的質(zhì)量、高功率的新型盤形激光器與光纖激光器的共同應(yīng)用推廣，為當(dāng)前的激光遠(yuǎn)程焊接技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)而有力的物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)前階段的遠(yuǎn)程激光焊接，正在逐漸成為一種可以替代傳統(tǒng)汽車車身應(yīng)用中的電阻點(diǎn)焊的一種方法。遠(yuǎn)程激光焊接的技術(shù)發(fā)揮了單側(cè)、非接觸式激光焊接，帶來的技術(shù)手段與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢將其與高速掃描鏡片帶來的優(yōu)勢進(jìn)行有機(jī)融合，極大地縮短了焊接時(shí)間，在整個(gè)焊接流程中提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。遠(yuǎn)程激光焊接技術(shù)的優(yōu)勢最為明顯。遠(yuǎn)程激光焊接技術(shù)仍在發(fā)展中，系統(tǒng)也正在不斷被優(yōu)化，從而滿足當(dāng)代用戶生產(chǎn)中的實(shí)際需求。市場經(jīng)濟(jì)中的供應(yīng)商正努力降低其高昂的初始設(shè)備投資和夾具復(fù)雜性所帶來的影響。隨著我國激光技術(shù)的不斷發(fā)展，會不斷進(jìn)行更高的光束質(zhì)量、更短波長激光器、高效率傳輸光纖及鏡片導(dǎo)光方式的研制，以此最大化激光使用的時(shí)間，進(jìn)而獲得更高質(zhì)量的焊縫和更高產(chǎn)量的生產(chǎn)。

5 結(jié)束語

綜上所述，激光焊接技術(shù)已經(jīng)成為各大汽車企業(yè)的一種必備技術(shù)。汽車工業(yè)正在逐漸步入依據(jù)用戶實(shí)際需求進(jìn)行模塊形式生產(chǎn)的全新階段。過去傳統(tǒng)的汽車制造工藝必然無法全部滿足人們對生產(chǎn)方式的需求，這也為激光焊接、切割技術(shù)的發(fā)展提供了一個(gè)空前的機(jī)遇。為此，企業(yè)在廣泛應(yīng)用激光焊接、切割技術(shù)時(shí)，還需要不斷關(guān)注激光焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢，進(jìn)而再次進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)，以此不斷推動中國汽車行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

［1］鐘建強(qiáng)，柳娟娟.激光焊接技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域中的應(yīng)用［J］.科技資訊，2015，（6）：115.

［2］穆春艷.淺析激光焊接技術(shù)在汽車制造中的運(yùn)用與發(fā)展［J］.科技資訊，2015，（31）：67.

［3］陳非歷.激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2013（5）：92.

［4］朱宏偉，張濤.激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用［J］.企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2013（11）：276.

Application of Laser Welding and Cutting in Automobile Manufacturing

CHEN Zheng
（Hengyang technician college, Hengyang 421101）

Abstract:With the continuous development of science and technology in our country, the automobile manufacturing industry has gradually become a very important industry in our country. Automotive manufacturing technology is also in progress with the progress of China's industrial technology and continuous evolution and optimization, especially in the past few decades, laser technology in various fields has been widely used. In the field of automobile manufacturing, laser technology mainly refers to the laser welding technology, the emergence of this kind of welding technology to the automobile manufacturing industry has brought a very profound economic impact.

Key words:laser welding, cutting, automobile manufacturing, application