汽车激光焊接类型与其运用现况范文

1.前言

激光焊接技术是国际上被广泛认同和采用的新工艺。激光焊接技术兴起于本世纪60年代初期，此后逐步应用于汽车、航空、机械、电子等行业,其中尤以汽车行业的应用发展速度最快，在汽车业中的广泛使用又推进了激光焊接技术的工业化。

2.激光焊接技术的分类及特点

根据激光焊接技术的不同，在汽车工业中的激光焊机主要有两大类：CO2激光焊机和YAG激光焊机。CO2激光焊机的主要用途是切割、焊接、表面处理、打孔等，YAG激光焊机主要用途是打标，但随着大功率YAG激光器的商品化，也用于焊接和切割。与传统焊接方法相比，激光焊接具有下列特点：

(1)应用范围比较广。

(2)特别适合加工极硬、极脆、极薄和熔点极高的难加工材料。

(3)热影响区小，热变形很小，焊缝质量高，外形美观。(4)加工速度快，节省材料，污染少，噪音低，劳动强度低。(5)其设备成套化、系列化、多功能，操作灵活；装备计算机数控系统，可进行二维或三维的立体加工，精度高。

3.国外汽车业激光焊接技术的应用

汽车钢板的激光焊接是国际上被广泛认同和采用的新工艺。在二十世纪80年代初，欧洲的volvo、Audi、MercedezBenz等汽车厂首批使用激光焊接制作卡车前板、底板、加强柱等，汽车钢板的激光焊接技术已经成为提高产品质量，加强市场竞争能力的一项新技术。

丰田公司的侧围生产线拼接坯板激光焊接后，模具由20副减到4副，材料利用率由40%增加到65%。1985年～1993年，该公司建立了8条生产线，年产160万件中、大尺寸的部件。过去内门板用0.8mm的钢板冲成，为了铰接和安装反光镜的需要，必须焊上加强件。现在根据不同的部位对强度的要求不同，用2mm的坯板和0.8mm的坯板焊在一起，然后冲压成型，每扇门重减轻了1.35kg。据估算，采用激光焊接技术拼接坯板可使每辆车节省32美元。

根据有关资料统计，全世界汽车产业中所使用的激光焊机超过了5000台。这些激光焊机分两大部分:一大部分用于汽车零部件的生产，据专家预测，汽车零件中有50%以上可以用激光进行加工，其中激光焊接占40%。另一大部分是汽车装配线上汽车车身的激光切割和激光焊接，取代了传统修边模和电阻焊等方法。激光切割取代修边模，可节省大量的模具费用,使切割和焊接的质量大大提高，并且减少总装时间,焊接后接头的疲劳强度超过点焊；由于激光焊接的热影响区很窄，使焊缝的抗冲压性能和耐腐蚀性能得到了很大的提高。

3.1激光切割

激光切割被公认为是一种高效率、高质量的切割方法，易于实现自动控制与柔性加工。在工艺参数优化后,可以得到良好的切口形状和质量，并可实现激光设备同时满足切割和焊接的双重需要,一机多用，提高了设备的使用效率,大大节省了设备投资数额。在试制和小批量生产时，可用激光对车身面板零件进行切割。激光所切割的部件除了钢板之外，还涉及到各种树脂材料制成的防撞器、内部饰件等。美国福特和通用汽车公司以及日本日产、丰田等汽车公司，在汽车组装生产线上采用激光切割技术。激光切割不必准备各种规格的金属模,而是在组装生产线中用激光切割来加工像精度低和因规格不同要更改的零件安装孔位置，如汽车标志灯、车架、车身两侧装饰线等。这种技术能按不同规格在最小的基本面板内进行,因此能减少金属模具、降低生产成本,效果很好。

3.2激光焊接

3.2.1组合件的激光焊接

组合件的激光焊接在实际生产中应用也比较广,例如四轮驱动汽车的差动齿轮部分使用的螺旋连接器,其壳体中间的结构装入了几块叶片和轴承座,对此壳体的焊接是最后一道工序，因此要求误差小，还要控制壳内部零件的峰值温度。采用激光焊接与传统的电子束焊相比，省略了真空排气系统。福特汽车公司用4.7kwCO2激光焊接车轮钢圈，钢板厚度1mm,焊速25cm/min。

3.2.2车身的立体焊接

车身的立体焊接在汽车生产中的应用非常广泛，由于车身大部分由冲压件组成,一般采用点焊、弧焊或硬钎焊等将这些零件构成一体。现采用激光焊接取代了车盖边缘处的点焊。通用汽车公司采用三维激光焊接解决了车身后侧角窗和车顶的焊接;德国大众汽车公司采用此项技术，进行全铝结构的AudiA8型轿车生产；VOLVO和BENZ公司也采用了三维激光焊接技术。激光焊接用于车身的焊接时有以下几大优点:

(1)接缝形状不像电阻点焊那样受限制，自由度大，车身结构会更合理。

(2)热变形小，对车盖和挡泥板的外板面影响小。

(3)可进行连续的线状焊接，提高车身强度和刚性。但是，激光焊接对冲压零件的精度和定位精度要求更高。

3.3激光表面处理

激光相变硬化是激光表面处理技术最成熟、应用最广泛的一种方法，由于它具有节能、高效、精密、高性能等独特优点，在生产应用中取得明显经济效益。20世纪70年代欧美等国在汽车行业中应用激光相变硬化，最先获得工业应用。1974年美国通用汽车公司采用激光表面相变硬化技术使汽车转向器壳体内腔(可锻铸铁)的耐磨性提高10倍，80年代已有17条激光表面相变硬化处理生产线，日处理33000件。国内自20世纪80年代以来激光相变硬化工艺的应用开发在车辆、机械、矿山、模具等方面也有许多成功的实例并建立了生产线,例如对汽车或拖拉机汽缸套内壁进行激光相变硬化处理，使汽缸套的使用寿命成倍提高。其它如50CrV钢弹簧片、铁路道岔尖轨、工具钢模具及铁基粉末冶金制品等经激光相变试验，都取得了一定的效果。

4.国内汽车业激光焊接技术的应用

1996年以前，国内激光焊接裁焊板的试验室研究和产业化研究与应用都处于空白状态。随着我国汽车工业的发展，激光焊接技术的应用也取得了一定的进展，并有了成功的经验。

5.激光拼焊

汽车工业中最具应用潜力的激光焊接技术是激光拼焊。拼焊板(国外称之为TailorWeldedBlanks)是汽车车身设计中出现的一个崭新的概念，可将经不同表面处理、不同钢种、不同厚度的钢板采用激光焊的方法，使之成为一个组件。这种板材的自由组合具有以下几个优点:

(1)减少了零件数量。

(2)减轻了构件重量。

(3)提高了构件的结构质量和可靠性。

(4)为生产宽体车提供了可能性。

(5)与电阻滚压缝焊不同，激光拼焊属于无接触焊接，从而可提高钢材收得率和降低生产成本,焊接质量较高。如表1所示。

6.结语

激光焊接技术作为一种先进的加工工艺，在国内外各行各业得到广泛应用，我国机械行业在“九五”期间就将其列为十大技术之一。随着我国汽车工业的发展，激光焊接技术日益受到国内汽车业有关人士的关注，并将逐渐成为热点。未来15年是我国汽车工业高速发展的时期，随着汽车工业的发展，激光焊接在汽车工业中必将具有广阔的应用前景，这一点已日益成为国内汽车界和钢铁界的共识。为适应未来发展需要，深入开展激光焊接技术的研制和产业化是当务之急,让我们一起努力,共同将我国激光焊接技术的产业化进程推向一个崭新的时代。