汽車制造中激光焊接技術的應用解析

劉士玉

摘要：隨著我國經濟水平的發展，汽車制造行業呈現出新的發展趨勢。激光焊接技術作為一種有效的制造技術，將其應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的應用進行分析探討。

關鍵詞：汽車制造；激光焊接技術；應用分析

關于激光焊接技術，應追溯到四十多年前，世界上第一個激光器成功演示。時至今日，激光技術逐漸優化起來，其作用超出人們預想，在我國各領域均得到了有效運用。筆者分別從：激光焊接技術研究、激光焊接在汽車行業的有效應用、激光焊接技術前景，三個方面來闡述。

一.激光焊接技術研究

（一）激光焊接技術可行性

激光焊接技術具有方向性、單色性、相關性，結合超短脈沖、超高亮度使其與現代工業緊密結合在一起，這些特質使其更加適合焊接加工。根據產生激光工作物質種類，可將激光器分為半導體激光器、液體激光器、固體激光器、氣體激光器、自由電子激光器、化學激光器、其中氣體激光器應用頻率相對較高，是以氣體為發光粒子，激光波長分布相對較廣，大功率連續輸出極易實現。

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

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

據相關資料研究，許多歐美國家，均利用激光技術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，在汽車工業中，激光焊接技術逐漸成為汽車制造標準工藝。而激光則可應用在車身面板上，加速了焊接速度，減少變形的發生，省去了二次加工。

激光焊接技術的應用加速了鍛造進程，同時可減少搭接寬度及相關零部件，使車身結構本身體積被充分壓縮，通過這一技術便可減少車身重量，可達56kg，降低了成品廢品率。

（二）激光焊接技術分析

常見的激光焊接技術包括激光焊接、激光拼焊、激光復合焊接，詳情如下。

（1）激光焊接

激光焊接技術最早應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，其質量直接影響到汽車運行，汽車制造行業對齒輪重量及運轉速度提出了較高的要求，不僅應確保焊接質量水平，還應提高焊接技術凈度，避免因齒輪質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能充分提高焊接精確度，這一技術最初應用在美國三大汽車制造公司，可充分節約制造成本，對我國汽車制造技術發展起到一定促進作用。

傳統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用，如若僅僅采用傳統點焊方法對材料進行處理便會對焊接壽命造成直接影響，據此，將激光焊接技術應用其中顯得尤為重要。

（2）激光拼焊

激光拼焊技術通常應用在車身制造方面，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應用中，可充分減少零件使用數量，與此同時還可提高焊接效率，從而降低了汽車制造成本。

根據相關研究發現，與傳統焊接方式相比，激光焊接技術可節約大部分制造成本，在我國大眾、奇瑞、通用汽車公司中均得到了廣泛運用。

（3）激光復合焊接

激光復合焊接技術實際上是對激光焊接技術基礎上進行改進，該技術將激光焊接與電弧焊接優勢有效融合，同時克服了這兩種技術的不足。激光復合焊接技術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，確保激光焊接技術使用中的穩定性。

二.激光焊接在汽車行業的有效應用

綜上，筆者對激光焊接技術的科學性進行了闡述，將激光焊接技術應用在汽車行業中，可為我國汽車制造行業帶來更多經濟效益。

舉個例子：在傳統汽車制造中需要將兩個焊頭夾在工件邊緣實施焊接，將激光焊接技術運用到車身裝配上則有所區別，實際為單邊焊接，為每輛車節省大量鋼材，多達40kg。傳統點焊焊接中，通常運用兩片0.8mm沖壓件，其焊炬應保持在25mm，其速度則保持在0.5m/min。將激光焊接技術應用在汽車制造行業中，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用表格如下：

將激光焊接技術運用到汽車制造行業中，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，應將激光焊接技術與工件接觸面結合在一起，而這一點難以在工藝上實現，通過激光焊接技術的應用使凸緣設計問題得到了改善。

美國作為最早將激光器引入到汽車制造業中的國家，其激光加工站逐漸增加到49多家，將其應用到金屬件切割及齒輪焊接中，大大縮短了焊接效果。激光焊接技術通常應用在車身拼接及焊接上，為滿足市場實際需求，應對車身加以改善，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。

激光焊接技術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，將光纖傳輸系統引入其中可實現汽車裝配生產線自動化，利用ND：YAG 連續激光器，與點焊系統配合，從而達到焊接自動化，就目前奔馳、通用均采用到該系統，激光焊接系統的應用可提高車身安全性、經濟性及抗腐蝕性。

三.激光焊接技術前景

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

基于這種局面下，國內激光產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有效公司生產的脈沖Nd：YAG激光焊接機，具有較長的使用壽命，具有一定可靠性，能發揮出一定應用效果，此外激光器還可以一機多用，尤其適合在自動化生產線以及激光加工車間中。

自21世紀以來，汽車制造行業逐漸呈現出新的發展趨勢，傳統工藝不再能滿足時代需要，這一局勢為激光焊接技術的應用提供有效機遇，成為汽車工業中重要的加工方法。

結束語

綜上，筆者對激光焊接技術進行了分析，與傳統焊接技術相比，激光焊接技術最大的優勢在于能充分提高焊接效率及質量，在焊接中可減少汽車焊接成本，為汽車制造行業發展奠定重要基礎。

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