激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展

黃強(qiáng)軍

摘要：近年來汽車制造領(lǐng)域中已經(jīng)開始注重焊接技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，激光焊接技術(shù)成為其中普遍運(yùn)用的工藝，在多年來的發(fā)展中取得了良好的成績，促使汽車制造行業(yè)的良好發(fā)展，同時也使得激光焊接技術(shù)向著工業(yè)化的方向進(jìn)步。為探索汽車制造領(lǐng)域中的激光焊接技術(shù)應(yīng)用舉措，下文研究技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出幾點(diǎn)未來發(fā)展的建議，旨在為汽車制造行業(yè)的良好發(fā)展提供幫助。

Abstract： In recent years， the automotive manufacturing field has begun to pay attention to the research and development and application of welding technology. Laser welding technology has become a commonly used process. It has achieved good results in the development over the years， which has promoted the good development of the automotive manufacturing industry， and also made Laser welding technology is progressing in the direction of industrialization. In order to explore the application of laser welding technology in the field of automobile manufacturing， the following studies the application status of the technology and put forward some suggestions for future development， aiming to provide help for the sound development of the automobile manufacturing industry.

關(guān)鍵詞：激光焊接技術(shù);汽車制造中;應(yīng)用現(xiàn)狀;發(fā)展

Key words： laser welding technology;automobile manufacturing;application status;development

中圖分類號：TG456.7;U466? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0176-02

0? 引言

汽車制造中積極采用先進(jìn)的激光焊接技術(shù)，應(yīng)重點(diǎn)研究技術(shù)的應(yīng)用原理、類型與優(yōu)勢價值，探索提升汽車制造焊接技術(shù)水平的舉措，不斷優(yōu)化相關(guān)的激光焊接技術(shù)的應(yīng)用模式，達(dá)到預(yù)期的汽車制造領(lǐng)域發(fā)展促進(jìn)作用。

1? 激光焊接技術(shù)原理與類型分析

1.1 技術(shù)應(yīng)用原理

對于激光焊接技術(shù)而言，將其應(yīng)用在汽車制造行業(yè)中可加快操作的速度，預(yù)防出現(xiàn)變形問題，具有非接觸性的特點(diǎn)，可實現(xiàn)連續(xù)性的在線加工目的。從技術(shù)原理層面來講，就是通過激光形成光束，具有波長單一的特點(diǎn)，使用化學(xué)能、電能等對液態(tài)介質(zhì)、固態(tài)介質(zhì)與氣態(tài)介質(zhì)等進(jìn)行處理，在光學(xué)振蕩器的作用下形成傳播距離很長、波長差異性很小的光束，提高集中率的情況下形成功率較高的激光束，在金屬材料表面形成一定的作用，使其可以最快速度達(dá)到沸點(diǎn)，實現(xiàn)金屬汽化的最終目的。在金屬材料表面產(chǎn)生蒸汽之后，會快速離開金屬熔池表面，形成一定的應(yīng)力作用，此時已經(jīng)熔化的金屬就會形成下凹的部分，繼續(xù)進(jìn)行加熱處理之后形成細(xì)小的孔。在激光束開始移動之后，小孔前方已經(jīng)熔化的金屬部分，就會圍繞著小孔向著后部分流動，冷卻凝固之后形成焊縫。其中的激光功率密度，和焊縫的深度存在直接的聯(lián)系，在高激光功率密度的狀態(tài)下，熔深就會增加，焊縫的深度也會增寬，反之低激光功率密度的情況下，熔深較小，焊縫的寬度也會降低。

1.2 技術(shù)的類型

激光焊接技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，激光焊接設(shè)備的類型是二氧化碳激光焊接設(shè)備、YAG激光焊接設(shè)備，所對應(yīng)的技術(shù)也可以分成激光焊接技術(shù)、激光拼接技術(shù)、激光復(fù)合焊接技術(shù)。從各種技術(shù)的應(yīng)用特征層面而言，首先，在應(yīng)用期間可以起到節(jié)省加工材料的作用，能夠加快操作的速度，提高加工的強(qiáng)度。其次，操作期間不會和零部件之間相互接觸，噪聲問題的發(fā)生率很低，具有很強(qiáng)的環(huán)保性能。與此同時，在操作期間所產(chǎn)生的熱量不會有大范圍的影響，零部件的熱變形問題發(fā)生率也很低。最后，在應(yīng)用此類技術(shù)期間，焊接工作的質(zhì)量很高，外觀也具有美觀性，同時機(jī)械設(shè)備應(yīng)用的功能較多，可提升操作工作的靈活性，確保操作的效率。除此之外，技術(shù)應(yīng)用期間可保證焊接的精確度，在計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)的支持下，通過三維立體化的系統(tǒng)加工處理，可保證整體焊接工作的精準(zhǔn)度。

2? 激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀

近幾年我國的汽車制造行業(yè)已經(jīng)開始向著規(guī)模化的方向進(jìn)展，在汽車制造領(lǐng)域中焊接工藝屬于重要部分，也是對各個流程進(jìn)行銜接的重點(diǎn)核心環(huán)節(jié)，此階段合理應(yīng)用激光焊接技術(shù)，不僅能夠提升焊接操作的效率，還能針對制造的整體流程優(yōu)化處理。當(dāng)前我國在汽車制造行業(yè)中主要采用激光拼接技術(shù)、激光焊接技術(shù)，有效彌補(bǔ)了之前所采用焊接方式的缺陷。對于傳統(tǒng)的焊接技術(shù)來講，在應(yīng)用期間主要開展沖壓成型的處理工作，然后開展焊接操作，焊接的質(zhì)量不良，零部件之間的融合效果很低，甚至?xí)霈F(xiàn)焊接精確性與質(zhì)量問題。而采用激光焊接技術(shù)，具體的焊接順序與流程與傳統(tǒng)的焊接手段相反，先執(zhí)行焊接工作，然后開展沖壓成型處理，所采用的零部件數(shù)量很少，起到節(jié)省成本的良好作用。同時，目前技術(shù)應(yīng)用期間，還可以實現(xiàn)各種材質(zhì)、部位的鋼板焊接目的，增強(qiáng)準(zhǔn)確性、精確度，尤其將其應(yīng)用在車身焊接的領(lǐng)域中，可增強(qiáng)整體的汽車制造焊接效果。

汽車制造行業(yè)中最早應(yīng)用激光焊接技術(shù)主要是進(jìn)行變速器齒輪部分的焊接處理，可增加凈度、增強(qiáng)質(zhì)量，在保證焊接質(zhì)量的同時不會對變速器齒輪部件的速度與重量產(chǎn)生影響，能夠起到減輕齒輪結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)的良好作用。上個世紀(jì)八十年代階段激光焊接技術(shù)開始興起，部分汽車制造公司已經(jīng)開始采用激光焊接技術(shù)，憑借著技術(shù)應(yīng)用效率很高、質(zhì)量良好、成本較低的各種優(yōu)勢，使得汽車制造水平全面提升。近幾年在汽車制造行業(yè)中對焊接技術(shù)提出了嚴(yán)苛的要求，為了預(yù)防出現(xiàn)鎂化合物、鋁化合物的問題，增加焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用壽命，完善其應(yīng)用功能，增強(qiáng)外觀的美感，已經(jīng)開始將激光焊接技術(shù)、電弧焊接技術(shù)等有機(jī)整合，不僅可以實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用的改進(jìn)目的，還能夠提升技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定性，加快工作速度，保證操作的質(zhì)量。當(dāng)前在人們生活水平不斷提升的背景下，對汽車產(chǎn)品也提出了較高的要求，并且在汽車質(zhì)量方面、外觀方面也有著不同的需求，為滿足社會對汽車制造方面的需求，提升質(zhì)量的同時降低成本，促使汽車制造領(lǐng)域的持續(xù)性發(fā)展，我國很多汽車制造企業(yè)都開始關(guān)注激光焊接技術(shù)的應(yīng)用，探索技術(shù)的應(yīng)用模式和手段，為汽車制造行業(yè)的穩(wěn)定進(jìn)步提供保障[1]。

3? 激光焊接技術(shù)在汽車制造中的發(fā)展

3.1 激光自熔焊接技術(shù)的發(fā)展

對于激光自熔焊接技術(shù)，在應(yīng)用期間可通過自熔的形式冷卻凝固，使得焊接部分形成一體，此類焊接技術(shù)應(yīng)用期間，無需添加輔助的材料，可將工件本身的材料相互熔接，具有良好的焊接操作價值。在未來的激光自熔焊接技術(shù)發(fā)展的過程中，可實現(xiàn)車身的高質(zhì)量、準(zhǔn)確性焊接目的。首先，在車身部分的焊接中通過組焊的形式，將頂蓋區(qū)域部分、側(cè)圍區(qū)域部分、車門區(qū)域部分相互焊接，在激光自熔焊操作方式的幫助下，不斷提升焊接工作的準(zhǔn)確度。其次，在車身焊接期間還可應(yīng)用激光拼焊的措施，對強(qiáng)度、厚度、涂層不同的拼焊板合理的焊接處理，在激光高效化的作用下起到良好焊接成型的作用。在未來發(fā)展中采用激光焊接的技術(shù)進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)的自熔環(huán)節(jié)，能夠降低車身的重量，改善碰撞性能與服役性能，減少加工的成本，降低零件的應(yīng)用數(shù)量、模具應(yīng)用數(shù)量、加工工作數(shù)量等，減輕汽車的自重，提高經(jīng)濟(jì)水平的同時增強(qiáng)汽車制造企業(yè)在市場中的競爭力。技術(shù)發(fā)展的過程中，應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)激光焊接中固體光纖激光發(fā)生器的合理應(yīng)用，憑借著技術(shù)的優(yōu)勢，促使激光自熔焊接操作手段和各種技術(shù)的良好使用，當(dāng)前我國在激光焊接機(jī)械設(shè)備方面的應(yīng)用水平較低，很多設(shè)備都比較依賴進(jìn)口，成本很高，因此在未來的發(fā)展階段應(yīng)該著重強(qiáng)調(diào)激光焊接機(jī)械設(shè)備的開發(fā)，保證設(shè)備應(yīng)用的安全性與穩(wěn)定性，提升技術(shù)的應(yīng)用效率，雖然初期階段開發(fā)機(jī)械設(shè)備會花費(fèi)大量資金、支出很多成本，但是在后續(xù)的應(yīng)用中能夠起到長時間降低焊接技術(shù)成本的作用，改善我國汽車制造領(lǐng)域中焊接自熔技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，不再依賴進(jìn)口的設(shè)備，而是在國家研發(fā)設(shè)備的支持下提升焊接水平[2]。

3.2 激光、電弧復(fù)合焊技術(shù)的發(fā)展

激光、電弧復(fù)合焊技術(shù)主要就是以激光熱源與電弧熱源等相互復(fù)合，將其共同作用在熔池上面，屬于先進(jìn)的焊接手段。二者之間相互復(fù)合的過程中，可使得電弧焊具有更高的適應(yīng)性，增加熔點(diǎn)的深度，加快操作的速度，預(yù)防出現(xiàn)變形問題。但是在使用復(fù)合焊接技術(shù)期間，電弧的電壓和弧長等存在一定的問題，在電壓提高以后，功率就會增加，熱輸出加大，并且弧長也會開始增加，分布半徑提升，在熔深減小的情況下熔寬加大，如果不能合理控制電弧電壓，容易導(dǎo)致焊接質(zhì)量受到不利的影響。因此在未來發(fā)展的階段，為提升激光、電弧復(fù)合焊技術(shù)，應(yīng)嚴(yán)格控制電弧的電壓，在解決問題期間可以適當(dāng)采用激光、MIG復(fù)合焊技術(shù)措施，創(chuàng)建完善的焊接工作系統(tǒng)和體系，保證在焊接的每個環(huán)節(jié)中都能提升操作質(zhì)量、加工水平。

3.3 激光遠(yuǎn)程焊接技術(shù)的發(fā)展

對于此類技術(shù)來講，主要就是通過高速掃描鏡頭部件開展長距離的加工工作，具有定位準(zhǔn)確性特點(diǎn)，可縮短操作的時間周期，保證工作的效率，加長設(shè)備和被焊接件之間的距離，不會受到其他夾具的影響，很少會有光學(xué)鏡片污染的問題，可按照生產(chǎn)加工的需求編制關(guān)于焊縫的形狀優(yōu)化規(guī)劃、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的優(yōu)化規(guī)劃。和電阻電焊技術(shù)相比，對于遠(yuǎn)程激光焊接技術(shù)的應(yīng)用，可以將單側(cè)焊接優(yōu)勢、非接觸類型的焊接優(yōu)勢等彰顯出來，將其和掃描振鏡之間相互整合，可減少具體的操作時間，尤其是汽車覆蓋件方面、零部件方面，都可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程化的焊接處理目的。未來發(fā)展期間采用此類技術(shù)，應(yīng)著重掌握技術(shù)的應(yīng)用規(guī)范、操作標(biāo)準(zhǔn)，不斷優(yōu)化其中的技術(shù)模式和內(nèi)容，在汽車座椅制造的過程中高效化進(jìn)行滑軌部分、靠背部分的焊接[3]。

3.4 激光釬焊技術(shù)的發(fā)展

上個世紀(jì)八十年代我國在汽車制造中已經(jīng)開始應(yīng)用激光焊接技術(shù)，釬焊技術(shù)也開始廣泛應(yīng)用，漁鷗被稱作是激光填絲釬焊技術(shù)，主要是電弧釬焊為基礎(chǔ)二發(fā)展的局部性硬度較高的釬焊技術(shù)，將激光光束當(dāng)做是熱源，在聚焦以后將光束照射在焊絲上面，光束能量加熱處理、熔化以后形成業(yè)態(tài)金屬，起到工件相互之間的填充作用，具有一定的焊接技術(shù)優(yōu)勢。未來發(fā)展中為提升激光釬焊技術(shù)的應(yīng)用水平，汽車制造領(lǐng)域應(yīng)形成準(zhǔn)確的觀念，遵循技術(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用原則、規(guī)范性應(yīng)用原則，合理應(yīng)用技術(shù)的同時增強(qiáng)汽車制造焊接工作有效性，將激光釬焊技術(shù)的優(yōu)勢和重要作用等充分彰顯在汽車制造行業(yè)，綜合性開展焊接處理工作，保證焊接質(zhì)量符合有關(guān)的汽車制造工作標(biāo)準(zhǔn)[4]。

4? 結(jié)語

綜上所述，汽車制造行業(yè)中激光焊接技術(shù)的應(yīng)用具有非常重要的作用，技術(shù)的應(yīng)用價值較高，和傳統(tǒng)技術(shù)相比之下能夠縮短具體的焊接操作時間，從根源上提高整體的焊接水平、工作價值等，適合應(yīng)用在汽車制造行業(yè)中。所以在汽車制造過程中相關(guān)的焊接部門應(yīng)該著重采用激光焊接技術(shù)，完善有關(guān)的焊接技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和體系，確保激光焊接技術(shù)的全面應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[4]孫曉風(fēng)，楊國仲.激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018，16（25）：67-99.