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激光焊接技術在汽車制造中的有效應用

激光焊接技術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，如何積極有效地應用激光焊接技術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的應用。塑料激光焊接和超聲波焊接。

1.激光焊接技術概述

1.1激光焊接技術原理

激光焊接，其本質(zhì)屬于熔融焊接技術，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，可以在應力反應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激光焊接技術的優(yōu)缺點

激光焊接技術的優(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不同焊接技術得分的比較

手持式激光塑料焊接。

然而，激光焊接技術也存在一些缺陷，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熱性時，會影響焊接效果。能量轉換效率低，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．激光焊接技術的實際應用歐卡德塑料激光焊接機。

2.1激光自熔焊接

在激光焊接技術中，激光自熔焊接是指在熔化和冷卻過程中凝結成一個整體，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框。激光拼焊技術在北美的大規(guī)模應用是在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，包括車身側框架、車門內(nèi)板、擋風玻璃窗框、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。塑料激光焊接的應用。

在日本，激光焊接在生產(chǎn)線上的成功應用引起了世界的關注。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激光電弧復合焊接

在激光焊接中，激光電弧復合焊接的原理是將激光熱源與電弧結合起來，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、適應性高的特點。

激光焊接塑料常見問題。

激光電弧復合焊接原理圖2

激光電弧復合焊接工藝在德國奧迪系列汽車的生產(chǎn)中應用于最關鍵的全鋁車身焊接。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。由于其獨特的技術優(yōu)勢，廣泛應用于梅賽德斯-奔馳全景天窗和大眾和奧迪的側焊接。當激光遠程焊接應用于汽車制造時，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)焊接可結合不同的結構強度，滿足不同焊縫形狀的要求。

激光遠程焊接對材料和設備的要求較高。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

在激光焊接技術中，激光釬焊技術具有外形美觀、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面連接。在使用該技術時，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．結語

不同的激光焊接技術對汽車制造業(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、激光電弧復合焊接、激光遠程焊接和激光釬焊在汽車制造中的應用效果，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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