激光焊接技术在汽车制造中的应用分析

激光焊接技术在汽车制造中的应用分析

何桂康

广州瑞松智能科技股份有限公司510760

摘要：随着国家科技的不断发展，汽车制造业逐渐成为国家工业的重要产业之一，汽车技术也得到了提高。与科学技术的快速进步，激光焊接技术的发展也是日新月异，汽车制造过程离不开激光焊接，激光焊接技术的应用，促进汽车制造业的繁荣发展，文章对激光焊接技术的原理以及在汽车制造业中的应用进行了分析，以供参考。

关键词：汽车制造；激光焊接技术；切割；应用

引言

激光焊接技术即通过激光生成波长单一的可远距离传播、集中率较高且波长差异不明显的光束，将其作用于金属表面，缩减金属达到沸点的时间，使金属气化，在金属气化后生成的蒸汽脱离金属熔池表面会形成一定的应力反作用，使熔化金属位置形成凹坑，在继续加热的情况下形成细长小孔，在激光束移动的同时，会使细长孔前熔化金属向后流动，在其凝固后形成焊缝，以此完成焊接作业的技术。

1激光焊接技术的原理

激光焊接技术是一种以激光作为焊接源的自动化焊接技术。激光热源可以将大部分的热源控制于极小的部位，有利于焊接部位快速的连接。而且在一定功率下，激光能够快速加热金属的指定部位，气化金属的表面，然后从金属的表层脱落。在这个过程中，金属的表层会在附加应力的影响下发生凹陷。进一步的激光能够射入凹陷底部，产生很小且细长的“孔”。该“孔”随着激光光束的移动而向焊接方向移动，当金属在“孔”的前方熔化后，在“孔”的后方进行重新凝固，最终就产生了焊缝。激光功率的密度决定了焊缝的深浅，如若激光功率密度较高，熔深就会较大，焊缝深宽也就随之较大；反之，激光功率密度较低，熔深也就较浅，焊缝深宽也就相应较小。

2激光焊接技术在汽车制造中的应用

激光焊接技术在使用过程中具有传统焊接技术以及焊接装备无法比拟的优势，在技术上具有融化效率高，焊接效果好，自动化程度高，极大的降低成本的特点。此外，激光焊接技术在使用时，焊接痕迹均匀，焊条晶粒小，无需别的辅助物质等优点。激光焊接技术制备的焊缝具有外观好，缝隙洁净的优势。在汽车制造各个环节中激光焊接技术都得到了广泛的使用，但对于具体的焊接部位，焊接的方法也不一样，现常采用的焊接技术主要有以下几种：

2.1激光焊接技术

汽车的变速器齿轮由于对焊接效果要求较严格，在焊接的过程中既要考虑此构件自重，又要结合其运行过程中产生的转速度以及承受的摩擦力和其他作用力，所以最先应用激光焊接技术。该技术在运用的过程中直接利用激光和光束实现对金属材料的聚焦衔接，既满足此构件在焊接精度方面的要求，又不会在焊接的过程中产生会增加构件自重的物质，这不仅对提升汽车焊接的质量、效率等方面具有积极的作用，而且使汽车制造焊接过程的材料使用率缩减，使汽车制造的质量明显提升。20世纪后期，美国三大汽车制造公司陆续引进该项激光技术，这种焊接技术有效提高了传动部件的焊接质量以及焊接效率，还大大的节省了材料，使美国汽车制造技术占据着汽车制造业的领先地位。随着经济的不断发展，汽车制造市场涌现出越来越多的汽车制造材料，激光焊接技术也越来越受到关注和重视，传统的汽车制造材料难以同时兼顾到汽车的功能和美观。且传统的点焊方法局限性较大，会致使铝、镁等轻质材料形成金属键化合物，金属化合物关系着焊接的使用寿命以及效果。而激光焊接技术就能在不影响材料的功能和寿命的前提下，对不同材质的材料进行良好焊接。

2.2激光拼焊技术

目前，拼焊技术是汽车制造领域中应用最广泛的一种技术，尤其是在汽车车身的制造过程中，拼焊技术是一个非常关键的步骤。在传统的制备方法中，汽车车身通常采用先冲压后焊接的方法。传统的焊接技术的目的仅是为了把各部分车身冲压成型后再将其用焊接技术连接在一起。传统的焊接技术在实际过程中无法使已成型的各个部件整合成一个整体，即使将各部件整合到一起，其整合效果也很差。随着技术的进步，科学家们研发出了激光拼焊技术，激光拼焊技术的出现，可以很好地解决上述问题，激光拼焊不用冲压车身，可以直接将车身不同部位焊接起来，然后再进行冲压成型，激光拼焊能够依据车身各部件的具体位置而选择对应的钢板进行焊接，并且其在实际焊接时，能够不受钢板的厚度、涂层和材质等方面的限制。激光拼焊技术不但能避免传统焊接时会出现的问题，而且其精准度高，能够有效节省成本。

2.3激光复合焊接技术

激光复合焊接技术是把激光与电弧焊接技术有效结合在一起的工艺技术。激光焊接技术在汽车制造运用上优势很大，优点也很多。

但是其受热面积狭隘，会导致焊缝较深。而电弧焊接技术是通过热传导扩大材料的受热面积，从而能在焊接时良好掌控住焊缝的深浅度。

把激光焊接技术与电弧焊接技术进行有效地结合后，就是激光复合焊接技术，它有效弥补了传统焊接技术的不足，既可以确保焊缝的深度，又能将受热面积增大，这对于焊接的效率和质量是一个很大的提升，激光复合焊接已经是当前汽车制造业的核心技术。

2.4激光远程焊接技术

由于传统的激光焊接系统，在焊接的位置之间快速移动速度相对较低。因此，在实际生产活动中，它很难真正实现大批量的生产要求。这一缺点在焊点分部多的复杂三维零件上的应用活动中，显得尤为突出。高光速的质量、高功率的新型盘形激光器与光纤激光器的共同应用推广，为当前的激光远程焊接技术的实现提供了强而有力的物质基础。当前阶段的远程激光焊接，正在逐渐成为一种可以替代传统汽车车身应用中的电阻点焊的一种方法。远程激光焊接的技术发挥了单侧、非接触式激光焊接，带来的技术手段与经济优势将其与高速扫描镜片带来的优势进行有机融合，极大地缩短了焊接时间，在整个焊接流程中提高了生产效率和质量。远程激光焊接技术的优势最为明显。远程激光焊接技术仍在发展中，系统也正在不断被优化，从而满足当代用户生产中的实际需求。市场经济中的供应商正努力降低其高昂的初始设备投资和夹具复杂性所带来的影响。随着我国激光技术的不断发展，会不断进行更高的光束质量、更短波长激光器、高效率传输光纤及镜片导光方式的研制，以此最大化激光使用的时间，进而获得更高质量的焊缝和更高产量的生产。

3结束语

激光焊接技术在使用时具有密度高，加热范围小，设备变形小等优良性能，以广泛的应用于汽车生产制造领域。激光焊接技术的引入不仅给汽车生产单位带来了新的机遇，也为单位创造了巨大的经济价值。这些数据都说明了激光焊接技术具有非常高的应用和使用价值。现阶段，我国现有的激光焊接技术距离世界发达国家还有很大的差距，激光焊接技术在我国汽车领域中被用做一变速箱齿轮和减振器储油缸筒等的处理。相信随着我国汽车工业技术的飞速前进，以及激光焊接技术的发展，激光焊接技术将在我国汽车制造领域发挥其至关重要的作用。

参考文献：

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[4]激光焊接技术在汽车制造中的应用[J].李章，徐炜.汽车工艺与材料.2004（06）