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激光焊接技術(shù)在汽車制造中的有效應(yīng)用

激光焊接技術(shù)具有焊接工藝效率高、靈活性好的特點。在汽車制造過程中，可用于汽車車身的焊接和各種汽車零部件的焊接，降低汽車車身的整體重量，提高車身的裝配精度，滿足提高汽車制造輕量化和安全性能的需要，降低汽車制造的裝配成本和沖壓成本，提高車身的一體化程度。因此，如何積極有效地應(yīng)用激光焊接技術(shù)已成為汽車制造商需要考慮的問題。下面將討論激光焊接技術(shù)的應(yīng)用。塑料激光焊接和超聲波焊接。

1.激光焊接技術(shù)概述

1.1激光焊接技術(shù)原理

激光焊接，其本質(zhì)屬于熔融焊接技術(shù)，以激光束為主要能源，通過一定的沖擊力，完成焊件的焊接工作。激光束的產(chǎn)生需要通過光學(xué)振蕩器來實現(xiàn)。大功率激光束作用于金屬表面后，可以快速蒸發(fā)金屬。當熔融金屬液體包裹在蒸發(fā)孔中時，可以在應(yīng)力反應(yīng)和加熱冷卻方法下形成焊縫，最終完成金屬的焊接工作。需要注意的是，激光束在不同的功率下密度不同，這也會影響焊縫的深度。隨著激光束密度的提高，熔化深度會增加，焊縫會更深。相反，熔深會降低，熔深會更淺。激光塑料焊接。

1.2激光焊接技術(shù)的優(yōu)缺點

激光焊接技術(shù)的優(yōu)點在當前的汽車制造中起著重要的作用。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：實際焊接熱影響范圍小，變形量低。焊接質(zhì)量和精度高，能在保證質(zhì)量的前提下保證美觀。具體焊接操作靈活，效率高，能滿足企業(yè)需求。施工噪音小，節(jié)能效果好。適用于焊接質(zhì)地脆、強度高、熔點高的材料。具體見表1。

表1不同焊接技術(shù)得分的比較

手持式激光塑料焊接。

然而，激光焊接技術(shù)也存在一些缺陷，具體表現(xiàn)為：焊接位置要求高，需要注意焊接要求的范圍。不適用于厚度較大的材料。當焊接材料具有高導(dǎo)熱性時，會影響焊接效果。能量轉(zhuǎn)換效率低，焊接管凝固時間快，在一定程度上限制了焊接效果。海賓斯塑料激光焊接機。

2．激光焊接技術(shù)的實際應(yīng)用歐卡德塑料激光焊接機。

2.1激光自熔焊接

在激光焊接技術(shù)中，激光自熔焊接是指在熔化和冷卻過程中凝結(jié)成一個整體，完成有效焊接的兩個或多個焊接部分。無需添加焊劑即可完成激光自熔焊接，可節(jié)省焊接成本。在具體操作中，在激光束的作用下，焊接部分的表面溫度在短時間內(nèi)達到沸點，金屬蒸化會產(chǎn)生孔，如圖1所示，金屬蒸汽的反沖壓力與液態(tài)金屬的表面張力和重力達到平衡后，孔不再加深，激光深熔焊接在深度穩(wěn)定的孔閉合后完成。目前，激光自熔焊接在汽車制造中應(yīng)用廣泛，常用于車身拼焊、組焊和零件焊接。目前，在大眾品牌的邁騰、途觀和速騰產(chǎn)品中，側(cè)焊采用自熔焊接。在標志和雪鐵龍的一些車型中，激光自熔焊接也用于門的焊接。此外，根據(jù)焊縫的類型，一般有單直焊縫、復(fù)數(shù)焊縫和非直焊縫。由于單個焊縫的生產(chǎn)工藝簡單，已被廣泛使用。

德國大眾最早在1985年用激光拼接焊接Audi車型底盤，1986年日本豐田用加絲激光焊接焊接車身側(cè)框。激光拼焊技術(shù)在北美的大規(guī)模應(yīng)用是在1993年，當時美國提出了2毫米工程，以提高美國汽車與日本汽車的競爭力。到目前為止，世界上幾乎所有著名的汽車制造商都采用了大量的激光焊接技術(shù)，包括車身側(cè)框架、車門內(nèi)板、擋風(fēng)玻璃窗框、車輪蓋板、底板、中間柱等。

美國也是第一個將高功率激光器引入汽車工業(yè)的國家。美國汽車工業(yè)中心底特律地區(qū)有數(shù)十個激光加工站，用于切割汽車金屬部件和焊接齒輪，將汽車改造從5年縮短到2年。美國通用汽車公司已經(jīng)使用了20多條激光加工生產(chǎn)線，美國福特汽車公司使用ND:YAG激光器結(jié)合工業(yè)機器人焊接車身，大大降低了制造成本。2000年，美國三大汽車公司50%的電阻點焊生產(chǎn)線被激光焊接生產(chǎn)線取代。塑料激光焊接的應(yīng)用。

在日本，激光焊接在生產(chǎn)線上的成功應(yīng)用引起了世界的關(guān)注。例如，激光焊接后沖壓成型的新方法已經(jīng)被世界上大多數(shù)汽車制造商所模仿。世界上許多著名的汽車公司都建立了特殊的激光焊接生產(chǎn)線：Thysen鋼鐵公司的汽車底板焊接生產(chǎn)線、大眾汽車廠的齒輪激光加工生產(chǎn)線、梅賽德斯-奔馳汽車廠的18個工廠中有8個安裝了激光加工設(shè)備。

圖1激光自熔焊接原理圖塑料激光焊接機。

2.2激光填絲焊接

在激光焊接技術(shù)中，激光填充鋼絲焊接的原理是通過激光束熔化填充的焊接材料，在焊縫中添加特定的焊接材料，形成焊接接頭。與傳統(tǒng)的非填充焊接方法相比，激光填充焊接具有明顯的優(yōu)勢，不僅可以擴大激光焊接的使用范圍，而且可以在較小的功率下完成厚板的焊接，具有較高的焊接效果。需要注意的是，在激光填充焊接的應(yīng)用中，不僅要熔化焊絲，還要熔化母材，從而在母材上產(chǎn)生小孔，使焊絲與母材充分融合，產(chǎn)生新的混合熔池?；旌先鄢嘏c焊絲和母材有明顯差異，可以改善母材本身的一些性能缺陷。使用成分合理的焊絲作為填充材料后，保證焊縫具有較高的耐磨性和耐腐蝕性。

2.3激光電弧復(fù)合焊接

在激光焊接中，激光電弧復(fù)合焊接的原理是將激光熱源與電弧結(jié)合起來，在熔池上共同工作，然后實現(xiàn)焊接。焊接原理如圖2所示，具有變形小、速度快、適應(yīng)性高的特點。

激光焊接塑料常見問題。

激光電弧復(fù)合焊接原理圖2

激光電弧復(fù)合焊接工藝在德國奧迪系列汽車的生產(chǎn)中應(yīng)用于最關(guān)鍵的全鋁車身焊接。該車身是第二代豪華奧迪A8系列車身，追求沖擊安全性和抗扭曲變形。激光電弧復(fù)合焊縫滿足所有要求，具有韌性強、強度高、熔深大的特點。為了滿足客戶對這款車的高期望，每一個細節(jié)都要精益求精，保證汽車的制造質(zhì)量。激光混合焊接的窄焊縫可以滿足對外觀要求較高的工件，因此車身框架頂部的角落不需要用塑料條填充。在輕型汽車制造領(lǐng)域，必須滿足上述所有要求和一些特殊條件，全鋁車身的制造過程對這些要求更加嚴格。塑料激光焊接工藝。

2.4激光遠程焊接

在激光焊接技術(shù)中，激光遠程焊接可以在高速掃描振動鏡頭的幫助下進行遠程處理，并焊接不同功率的激光束。由于其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于梅賽德斯-奔馳全景天窗和大眾和奧迪的側(cè)焊接。當激光遠程焊接應(yīng)用于汽車制造時，具有以下優(yōu)點：塑料激光焊接機價格。

(1)定位精度強，能實現(xiàn)快速焊接，滿足汽車企業(yè)的制造需求。

(2)焊接可結(jié)合不同的結(jié)構(gòu)強度，滿足不同焊縫形狀的要求。

激光遠程焊接對材料和設(shè)備的要求較高。當零件厚度較大時，焊縫深度不能降低，焊縫處的剪切強度較低。塑料激光焊接機生產(chǎn)廠家。

2.5激光釬焊

在激光焊接技術(shù)中，激光釬焊技術(shù)具有外形美觀、密封性強、焊接強度高的優(yōu)點。具體原理是將激光束聚焦在焊絲表面，熔化焊絲后填充焊接部位，并用釬焊層完成焊接。雖然該方法類似于熔焊，但母材在實際操作中不會熔化。因此，釬焊材料的熔點需要低于母材，并通過液體釬焊材料實現(xiàn)有效的焊接。原理如圖3所示。

目前，激光釬焊用于大眾、海馬、奇瑞和奧迪的行李箱蓋焊接。同時，激光釬焊經(jīng)常用于凱迪拉克、保時捷、福特和大眾品牌的頂蓋和側(cè)面連接。在使用該技術(shù)時，需要注意的是，焊接過程會受到許多因素的影響，特別是工藝參數(shù)。例如，在焊接速度、激光功率和光斑直徑等方面，需要調(diào)整和設(shè)計上述工藝參數(shù)，以確保激光釬焊的有效性。透明塑料激光焊接。

圖3激光釬焊原理

激光釬焊設(shè)備通常需要在機器手臂上集成釬焊加工鏡頭。激光束聚焦在板材的連接處，熔化焊絲(如銅硅焊絲)連接零件。該加工方法的成功在于其連接強度接近焊接強度，其焊縫非常美觀。激光釬焊產(chǎn)生的焊縫以其高密封性、光滑性和清潔性而聞名。因此，釬焊后的產(chǎn)品幾乎不需要返工。例如，車身可以在清潔后直接上漆。

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圖4二極管激光加工的優(yōu)點

Laserline二極管激光器在激光釬焊領(lǐng)域的實用性在世界范圍內(nèi)得到了高度評價。800多臺LDF二極管激光器已成功投入全球汽車車身裝配應(yīng)用的長期使用。優(yōu)質(zhì)激光釬焊不僅焊接強度高，熱影響小，而且對焊縫連接的美觀性要求高。半導(dǎo)體激光器的主要加工優(yōu)點之一是其產(chǎn)生的熔池非常穩(wěn)定。此外，Laserline開發(fā)的三光斑模塊在釬焊應(yīng)用中具有更大的優(yōu)勢：即使焊接難以釬焊的熱鍍鋅鋼板，該技術(shù)也能保證高質(zhì)量的焊縫連接，而不降低焊接速度。

圖5用三光斑釬焊熱鍍鋅板

激光釬焊早已成為汽車車身生產(chǎn)中的主流加工方法。然而，越來越多的車身使用鍍鋅鋼板材料，這導(dǎo)致了一些問題：釬焊過程中產(chǎn)生的顆粒飛濺增加；焊絲連接處產(chǎn)生波紋，因此必須降低加工速度，以避免這些問題。Laserline研究了一個突破性的解決方案：使用多光斑模塊，即主光斑前方的側(cè)光斑，可以去除焊縫周圍的鍍鋅層，使釬焊過程穩(wěn)定，無需降低釬焊速度。該工藝在業(yè)界深受好評。塑料焊接材料。

圖6電鍍鋅鋼板釬焊

單光斑技術(shù)用于傳統(tǒng)的電鍍鋅二極管激光器釬焊。釬焊機器人集成了激光源。由于二極管激光器產(chǎn)生的熔池穩(wěn)定，可以實現(xiàn)以銀或黃銅為基材的激光熔覆。焊縫美觀，質(zhì)量高。大眾途安曾在德國沃爾夫斯堡將4kWYAG激光器與6kW二極管激光器進行釬焊實驗對比。在批量生產(chǎn)中證實了LDF二極管激光器的運行穩(wěn)定性。

3．結(jié)語

不同的激光焊接技術(shù)對汽車制造業(yè)具有不同的利用價值。合理的焊接方法有利于提高汽車制造的整體質(zhì)量，滿足汽車企業(yè)在焊接成本和效率方面的需求。為此，本文分析了激光焊接技術(shù)的原理和優(yōu)缺點，探討了激光自熔焊接、激光填充焊接、激光電弧復(fù)合焊接、激光遠程焊接和激光釬焊在汽車制造中的應(yīng)用效果，為汽車制造提供了焊接經(jīng)驗，提高了汽車企業(yè)的焊接水平，促進了汽車制造業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。塑料PBT焊接。

審核▎于永初

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