汽车制造中激光焊接技术的应用及可行性建议

姜立岩 韩洪涛

摘要：激光焊接技术是汽车制造行业领域中的一项重要的技术手段，它具有热影响区域小、焊接质量高、灵活性高以及适应性强等的显著性特点，对促进汽车制造行业领域的发展发挥着极其重要的现实意义。基于此，文章以激光焊接技术的工作原理与特点为出发点，探讨汽车制造中激光焊接技术的应用，并提出可行性建议，以供参考与借鉴。

Abstract： Laser welding technology is an important technical means in the field of automobile manufacturing industry， which has the remarkable characteristics of small heat affected area， high welding quality， high flexibility and strong adaptability， and plays an extremely important role in promoting the development of automobile manufacturing industry. Based on this， this paper first analyzes the working principle and characteristics of laser welding technology， discusses the application of laser welding technology in automobile manufacturing， and puts forward feasible suggestions for reference.

关键词：汽车制造;激光焊接技术;应用;可行性建议

Key words： automobile manufacturing;laser welding technology;application;feasibility suggestions

中图分类号：TG7                                         文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）09-0099-02

0  引言

当前形势下，激光焊接技术已在汽车制造中得到了迅速的推广与普及，有相关数据显示：在西方发达国家，大约有70%的汽车零部件都是通过激光焊接技术完成的，激光焊接技术不仅可以实现厚度不同钢板的焊接，还可完成对车身的组装，并已受到了业内人士的一致好评。

1  激光焊接技术特点分析

激光焊接技术与传统的焊接技术相比较而言，其优势主要体现在以下几个方面：①热影响区域小。激光焊接技术在汽车制造中的应用，其焊接过程主要是将激光束直接打入被焊接部位，使激光束被焊接区域内热影响范围变小，基于激光焊接技术的这一特点，现已被广泛地应用到精密化要求程度高的零件生产和加工环节中，并有效解决和克服了其在焊接过程中的收缩、变形等难题。②焊接要求高。激光焊接技术在汽车制造中的应用，由于其本身具备了大量的能量，所以在具体的应用过程中不仅不会对周围的自然环境带来影响，还能有效保证整体焊接质量的提高。③灵活性高。在对汽车隐蔽部位的焊接过程中，激光焊接技术同样得到了业内人士的一致好评，而焊接工作人员仅需不断调整焊接的方向，就能实现焊接部位的精准定位。④适应性较强。传统的焊接技术在对异种合金的焊接过程中，不具明显的优势，而激光焊接技术可实现金属与非金属之间的完美焊接。

2  激光焊接技术工作原理

激光焊接技术是一种高速度、变形小、非接触的焊接方式，它具有热影响区域小、焊接质量高、灵活性高以及适应性强等的显著性特点，特别适合于大量与持续加工的在线加工企业。激光焊接技术的工作原理是以激光为焊接源，并将大部分的热源控制在一个极小的范围内，以此更加准确与快速地实现焊接部位的连接。在额定功率下，激光焊接技术可以实现对金属表面的快速加热，而在这一过程中，金属表面也会受到自身附加压力的影响而产生凹陷，再让激光射进凹陷低端，形成一个小且细长的孔，而这个孔又可以随着激光光速的移动而不断移动，当金属在孔前融化，就又会在孔后凝固，这一过程就产生了焊缝。另外，激光光速可以准确判断焊缝的深浅，当激光功率密度过高时，焊缝的深度和宽度就会随之增大，相应地当激光密度比较小时，焊缝的深度和宽度也会变小。在汽车制造过程中，主要应用的激光焊接技术有激光焊接、激光拼焊、激光复合焊接、激光填丝焊、激光-电弧复合焊等的技术。

3  汽车制造中激光焊接技术的应用

3.1 激光焊接

众所周知，齿轮是汽车制造过程中非常关键的一个环节，在最早时期，激光焊接技术在汽车制造中的应用便是齿轮的焊接，齿轮的重量、运转速度以及制造过程有着严格的要求，正是因为如此严格与苛刻的要求，才使得激光焊接技术凭借自身具有热影响区域小、焊接质量高、灵活性高以及适应性强等显著性特點，被应用到齿轮的生产与加工中。时下，随着制造行业领域的不断发展，很多新材料和新技术被引用到汽车制造过程中，激光焊接技术（如图1所示）成为了当前制造行业领域中一种极具制造优势的焊接手法。

激光焊接在汽车制造中的应用主要集合了2种技术优势，其在具体的应用过程中，高能量与高密度的激光束可以产生热源，并以激光为介质，使其在短时间内快速形成强烈脉冲，以此完成加工与切割等的工艺。综合来看，激光焊接在汽车制造中的应用具有高效性与精密性的特点。

3.2 激光拼焊

就目前的情况来看，激光拼焊也是目前汽车制造行业领域中最常见的一种焊接技术，特别是在汽车车身的焊接中，激光拼焊更是在其中发挥着不容忽视的重要作用。在传统的汽车制造过程中，汽车车身采用的是先冲压后焊接的方式，这一传统的方式是将汽车车身冲压成型，然后再使用焊接技术将其拼接于一起，但依然不能实现各个零部件的整合，即使是整合成功了，其整合效果也不尽如人意。但激光拼焊的技术在其中的应用很好的解决了这一问题，激光拼焊的优势是它可以将车身的不同部分先进行拼接，再冲压成型，还可以根据车身生产的实际情况选择不同性能的钢板。截止目前为止，激光拼焊是全球范围内最好的焊接技术之一，其在具体的应用过程中可以有效克服钢板的厚度以及材质的冲击与限制，降低汽车制造成本，提高焊接质量。

3.3 激光复合焊接

从理论上来说，激光复合焊接是激光焊接技术的改进，在实践中，激光复合焊接技术其实是激光与电弧焊的一种融合，激光复合焊接技术可提高焊接的质量、速度和效率。但与之相应地这两种技术还存在着一定的问题，比如激光复合焊接技术的受热面积小、焊接缝深;而电弧焊接技术则可以对焊接部位导热，增大受热面积。激光复合焊接结合了两种技术的优缺点，既保证了焊缝的深度，又增大了受热面积，大大的提高了焊接的质量和效率。可以说，激光复合焊接已成为当前汽车制造中的一项核心技术。

3.4 激光填丝焊

激光填丝焊的应用优势主要体现在以下三个方面：①有效解决了工件装夹、拼装要求严格等现实问题。②通过小功率激光实现厚板多道焊。③通过对焊丝成分的调节，实现焊丝组织。其在汽车制造中的应用，其送丝示意图（如图2所示）。激光填丝焊在汽车制造中的应用，主要是利用激光束填充金属物质之间的相互作用，并借助已经完成融化的焊丝用来填充焊接缝，此时焊接缝受激光作用的影响，基体金属会逐渐形成匙孔，焊丝经过激光束照射之后，其中的能量会被吸附，一部分主要用来融化焊丝，剩余的一部分从焊丝表面反射出去。

3.5 激光-电弧复合焊

有大量实践证明：激光-电弧复合焊在汽车制造中的应用，有着更加明显的优势。加之，激光-电弧复合焊中具备的经济性和节能性，既增加了熔深，又降低了焊接过程中质量的缺陷，还有效改善了微观组织。另外，激光-电弧复合焊使得焊缝成形的质量更好，适应性更高。激光-电弧复焊主要包括双光束、TIG电弧同轴复合、多电极TIG电弧以及激光同轴复合。

4  汽车制造中激光焊接技术的可行性建议

对传统焊接技术的不断优化和提升，逐渐形成了一种全新的焊接技术——激光焊接技术。激光焊接技术在汽车制造中的应用打破了传统焊接技术中的众多局限性，给汽车制造创造了更加广阔的发展空间，带动了我国汽车制造领域的蓬勃发展。在现代科学技术的支撑下，激光焊接技术的效率、精确程度还将会不断提高。

截止目前，激光焊接技术聚焦点小、焊接效果好，几乎不会给材料本身的质量带来任何伤害，还能彻底避免材料的变形，后续处理直接跳过、焊接质量明显提升。未来时期内，汽车制造行业领域中的激光焊接技术将会更加完善。因此，激光焊接技术将会朝着更加精湛的方向发展，以此实现更进一步地推广。

5  结语

综上所述，汽车制造行业领域的蓬勃发展与我国经济与社会的进步息息相关，激光焊接技术正是汽车制造行业在快速发展背景下衍生出来的一种新技术，激光焊接技术的应用不仅给汽车生产企业带来了新的机遇，更给汽车行业带来了更加广阔的发展空间。虽然说，我国的激光焊接技术较发达国家依然存在着很大的差距，但笔者始终坚信，随着汽车制造行业领域的不断发展，激光焊接技术也会得到更进一步地提高。

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作者简介：姜立岩（1977-），女，河北唐山人，本科，讲师，主要从事机械类焊工专业教育研究。