摘要：激光焊接技术凭借高能量、高精度、高适应性等特点在汽车工业中被广泛采用，激光焊接技术正在逐渐取代传统的焊接方式，开始新的焊接时代。激光焊接是汽车工业中主要的连接方式之一，欧美工业发达国家50%～70%的汽车零部件都是用激光加工完成的。汽车激光焊接技术既是汽车新产品开发的技术保证，又是高质量、低成本生产不可或缺的技术手段。目前，激光焊接广泛应用于底盘、车顶、侧围、车门及车身总成等部分和车身大型覆盖件的焊装中，成为车身装配时的主要工艺手段。本文主要针对激光焊接技术在汽车制造中的运用进行简要分析。
关键词：激光焊接；技术；汽车制造；运用
1激光焊接的原理
激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于10～10W/cm为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于10～10W/cm时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。用于齿轮焊接和冶金薄板焊接用的激光焊接机主要涉及激光深熔焊接。激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接極为相似，即能量转换机制是通过“小孔”结构来完成的。在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500℃左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料。孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。
2激光焊接技术研究
2.1激光焊接技术可行性
激光焊接技术具有方向性、单色性、相关性，结合超短脉冲、超高亮度使其与现代工业紧密结合在一起，这些特质使其更加适合焊接加工。根据产生激光工作物质种类，可将激光器分为半导体激光器、液体激光器、固体激光器、气体激光器、自由电子激光器、化学激光器、其中气体激光器应用频率相对较高，是以气体为发光粒子，激光波长分布相对较广，大功率连续输出极易实现。
固体激光器是将激光粒子掺于固体基质，与气体相比浓度相对，可获得更大的激光输出量，其具有机构紧凑、牢固耐用相关特点。激光焊接技术应用频率逐渐增长，从脉冲到连续、从小功率到大功率，从简单单缝到复杂形状。随着时代的发展，激光焊接逐渐成为一种成熟的加工工艺技术，并分为连续激光焊接与脉冲激光焊接，其中连续焊接又分为深穿透焊接、热传导焊接，其激光输出功率得到逐渐提高，尤其是高功率CO2激光器的产生，使激光深穿透技术飞速发展，最大焊接深度充分达到12：1。
而且，激光焊接材料呈现出一定进展，由一般低碳钢发展至焊接镀锌板、钛板、铜板及陶瓷材料。随着激光焊接技术的发展，激光焊接速度逐渐提高，在生产线上得到了广泛应用，如：汽车底板、车门车身，逐渐获得了更多社会效益。
据相关资料研究，许多欧美国家，均利用激光技术来对汽车零部件实施加工，比例高达50%—70%，其中以激光切割、激光焊接为主，就目前来看，在汽车工业中，激光焊接技术逐渐成为汽车制造标准工艺。而激光则可应用在车身面板上，加速了焊接速度，减少变形的发生，省去了二次加工。
激光焊接技术的应用加速了锻造进程，同时可减少搭接宽度及相关零部件，使车身结构本身体积被充分压缩，通过这一技术便可减少车身重量，可达56kg，降低了成品废品率。
2.2激光焊接技术分析
常见的激光焊接技术包括激光焊接、激光拼焊、激光复合焊接，详情如下。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2.1激光焊接
激光焊接技术最早应用在汽车变速器齿轮焊接中，齿轮作为汽车制造中的重要部件，其质量直接影响到汽车运行，汽车制造行业对齿轮重量及运转速度提出了较高的要求，不仅应确保焊接质量水平，还应提高焊接技术净度，避免因齿轮质量为汽车运行带来的影响。
在汽车变速器齿轮中采用激光焊接技术能充分提高焊接精確度，这一技术最初应用在美国三大汽车制造公司，可充分节约制造成本，对我国汽车制造技术发展起到一定促进作用。
传统制造材料逐渐难以满足消费者需求，铝、镁等材料均得到了广泛应用，如若仅仅采用传统点焊方法对材料进行处理便会对焊接寿命造成直接影响，据此，将激光焊接技术应用其中显得尤为重要。
2.2.2激光拼焊
激光拼焊技术通常应用在车身制造方面，首先对车身不同部分进行焊接，然后对其进行冲压成型。另外在激光焊接技术应用中，可充分减少零件使用数量，与此同时还可提高焊接效率，从而降低了汽车制造成本。
根据相关研究发现，与传统焊接方式相比，激光焊接技术可节约大部分制造成本，在我国大众、奇瑞、通用汽车公司中均得到了广泛运用。
2.2.3激光复合焊接
激光复合焊接技术实际上是对激光焊接技术基础上进行改进，该技术将激光焊接与电弧焊接优势有效融合，同时克服了这两种技术的不足。激光复合焊接技术可在一定程度上扩大受热面积，使焊缝深度得以保障，大大提高了焊接速度及效率，确保激光焊接技术使用中的稳定性。
3激光焊接在汽车行业的有效应用
综上，笔者对激光焊接技术的科学性进行了阐述，将激光焊接技术应用在汽车行业中，可为我国汽车制造行业带来更多经济效益。
举个例子：在传统汽车制造中需要将两个焊头夹在工件边缘实施焊接，将激光焊接技术运用到车身装配上则有所区别，实际为单边焊接，为每辆车节省大量钢材，多达40kg。传统点焊焊接中，通常运用两片0.8mm冲压件，其焊炬应保持在25mm，其速度则保持在0.5m/min。将激光焊接技术应用在汽车制造行业中，可提高焊接速度，甚至高达5m/min及以上。
不同焊接材料在汽车制造中的应用表格如下：
将激光焊接技术运用到汽车制造行业中，可充分提升焊接效率，新型激光器安全性全面提升，其故障停机率仅仅为2%，具有较高可靠性。在实际操作中，应将激光焊接技术与工件接触面结合在一起，而这一点难以在工艺上实现，通过激光焊接技术的应用使凸缘设计问题得到了改善。
美国作为最早将激光器引入到汽车制造业中的国家，其激光加工站逐渐增加到49多家，将其应用到金属件切割及齿轮焊接中，大大缩短了焊接效果。激光焊接技术通常应用在车身拼接及焊接上，为满足市场实际需求，应对车身加以改善，汽车车身价值占1/5，将激光焊接工艺可有效改善车身抗疲劳性及抗冲击性，大大提高了汽车品质。
激光焊接技术主要采用计算机控制，具有较强的机动性及灵活性，还可对形状特殊的门板、齿轮、仪表板进行焊接，将光纤传输系统引入其中可实现汽车装配生产线自动化，利用ND：YAG连续激光器，与点焊系统配合，从而达到焊接自动化，就目前奔驰、通用均采用到该系统，激光焊接系统的应用可提高车身安全性、经济性及抗腐蚀性。
4结束语
综上所述，在汽车车身制造过程中，激光焊接技术得到了十分广泛的应用，并且有效地推动了汽车企业经济效益的不断发展，因此在汽车车身制造过程中运用激光焊接技术具有十分广阔的应用前景。
参考文献
[1]激光焊接技术及其在航天领域的应用[J].李来平,胡明华,杨学勤,魏薇,朱平国.现代焊接.2018(08)
[2]激光焊接技术在汽车生产中的应用[J].魏庆丰,陈媛媛,徐浩.现代焊接.2016(08)
[3]激光焊接技术在工程车辆生产中的应用[J].吴明清,尹占顺.现代焊接.2018(08)
[4]激光焊接技术的应用及其进展研究[J].王赞,李中成.科学技术创新.2018(22)
论文作者:王鑫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/11
标签：激光论文; 焊接技术论文; 激光器论文; 车身论文; 小孔论文; 汽车制造论文; 汽车论文; 《基层建设》2019年第3期论文;