激光焊接技术最新研究进展及应用现状

王福海

摘要：现如今，我国科技水平发展迅速，制造业也在不断发展。激光焊接技术在汽车生产制造领域的运用极大地提升了生产效率，但影响激光焊接质量的因素也较为庞杂。本文主要对汽车车身激光焊接技术的发展与运用进行有效的探究与分析，通过当前汽车车身激光焊接技术的发展概况进行分析，了解与掌握车身激光焊接技术的应用方法，从而更好地将激光焊接技术的应用效果与价值有效的发挥出来，推动我国汽车制造业的快速发展。

关键词：激光焊接技术;研究进展;应用现状

引言

激光技术历经了50多年的发展与积累，在材料加工、医疗、通讯、尖端武器等领域均备受青睐。其中激光焊接技术以其能量密度大且集中、热输入小、高度自动化、加工效率高等无可比拟的优势，在汽车制造业尤其是车身制造中广泛应用。以激光熔焊、激光钎焊为代表的先进连接技术，广泛用于车身底板前端、侧围门槛、侧围后轮罩、车门、行李箱盖、后围板等零件的焊接，在极大地加快加工效率，增强连接强度的同时，也显著地提升了整车美观性。

1激光焊接原理

广义的激光焊接是以激光作为热源的一种焊接方法，按其原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。热传导型焊接功率密度在104-105W/cm2，它是通过激光将热量传递至被焊材料表面，表面热量再向内部扩散，从而使被焊材料熔化，形成焊接熔池。热传导焊焊缝熔深浅，焊接速度慢。激光深熔焊功率密度在105-107W/cm2，它通过激光在金属表面形成“小孔”，材料表面发生气化，激光能量借助“小孔效应”而被材料内部吸收，从而形成焊缝，焊缝深宽比大，焊接速度快。

2激光焊优缺点

激光焊优点是焊接速度快，焊接热输入量小，热影响区小，焊接应力小，工件变形小，可以获得高质量的接头强度和较大的深宽比;且可焊材料多，如难熔金属、热敏感性强的材料，还可用于非金属材料的焊接，如陶瓷、有机玻璃;可达性好，可借助反射镜使光束达到一般焊接方法无法施焊的位置，特别适合微型零件和远距离焊接;不要求与焊缝区直接接触，可穿过透明介质对密闭容器内的工件进行焊接，如可焊接玻璃密封容器内的铍合金等剧毒材料。

激光焊的缺点是激光器及焊接系统各配件的价钱较为昂贵，因此初期投资及维护成本比传统焊接工艺高;难以焊接反射率较高的金属。由于激光焊接的聚焦光斑较小，所以对工件接头的装备精度要求较高，很小的装备偏差就会产生较大的加工误差。

3汽车车身激光焊接技术的发展应用

3.1不等厚板激光拼焊的应用

在车身设计与制造过程中，不等厚板的激光拼焊技术的应用，主要是结合汽车身的性能要求和设计需求，将不同材质、厚度、性能的板材通过激光剪裁与拼接技术，将其连接成一个整体，再经过冲压成形为车身某一部件。运用激光拼焊技术，能够有效地减少或者降低模具和零件的数量，使得材料的用量得到更好地优化，构件的重量得以更好地减轻，还能够减小很多装配的工作量和拼接工序，从而有效地降低了车身制造的成本，促进车身尺寸精度的更好提升。运用激光拼焊，能够促进板材利用效率得到更好提高，至少提高一倍以上，使得车身的重要有效减轻，车身结构的综合力学性能有效提升。目前，很多大型汽车制造商或者汽车零部件生产企业都非常重视激光拼焊技术的有效应用。

3.2车门折边-激光填丝熔焊

通常，车门四周采用传统的折边工艺进行连接，内外板连接前涂敷折边胶提升连接强度，采用机器人滚边、模具压边或专机包边的形式完成外板对内板的包覆成型。该种工艺外表面质量相对不稳定，且在折边工艺后需考虑复杂的防窜动工艺（单边焊、感应加热、CMT++焊接等）来保证内外板间的相对尺寸，加上铝合金零件的折边性能差，易出现开裂问题，目前宝马、奔驰等豪华品牌创新开发并应用激光填丝熔焊在铝合金车门折边位置。

首先对外板进行预折边变形，然后在内板和外板形成的角接焊缝位置添加钎料进行熔化焊接。该工艺能够省去折边胶、折边、防窜动等复杂工序的同时，能够获得良好、稳定的外表面质量。

3.3顶盖和后尾门激光钎焊

激光钎焊是以激光作为热源，采用熔点低于母材的钎料，将钎料和连接部位加热到母材熔点之下、钎料熔点之上，钎料填满零件间隙，然后冷凝形成焊缝的焊接过程。钎料液相线温度高于450℃为硬钎焊，钎料液相线温度低于450℃为软钎焊。软钎焊一般用于电路板、电子元器件的连接，车身采用的激光钎焊为硬钎焊，目前，激光钎焊在顶盖及后尾门上的应用较为成熟，国内外各大主机厂均有该位置使用激光焊接生产的应用。焊接生产中，控制的关键要素是零件的匹配间隙、焊接功率、焊接速度及送丝速度，需在批量生产前结合使用设备进行试验验证。

3.4车身总成与分总成的激光组焊的应用

在车身总成与分总成的激光焊接时，激光深熔焊接技术具有较好的连接质量和较快的焊接速度，能够推动激光焊接技术更好地在车身制造领域得到充分利用。在车身制造过程中，运用激光焊接技术，能够有效地提高汽车车身的刚度、密封性以及强度，还能够有效地降低车身的重量，实现节能、降耗的目标。与此同时，运用激光焊接技术来展开汽车车身的制造，能够促进车身装配精度的更好提高，提高车身的刚度，增强车身的安全性与稳定性。此外，在激光阻焊车身总成与分总成时，其能够促进汽车车身冲压和装配成本的有效降低，使得车身零件的数量有效减少，促进车身一体化程度的更好提升，提高车身整体强度，提高整车的安全性能，使得车辆行驶过程中的噪音和震动得到有效降低，促进乘坐舒适性得到更好改善。

结语

本文以激光焊接在汽车制造领域的应用为切入点，概述激光焊接原理和优缺点，重点介绍了激光焊接在底盤、动力总成零部件、车身等改制中的应用，并简要介绍各项应用实施过程中需要控制的工艺关键点。新产品试制环节与量产环节在焊接工艺选择及实施中，有相同点，也有产量、节拍、成本、周期要求差异而带来的不同点，未来，激光焊接在新产品试制及小批量生产中还有更大的发展空间，有待探索与开发。

参考文献

[1]单莹，杜俊杰，蒋海涛，等.光束扫描对5A06铝合金激光焊缝组织的影响[J].新技术新工艺.2018，（5）.40-43.

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