汽车车身激光焊接技术发展与运用

张登科

摘 要：近些年来，随着国家经济发展速度与发展水平的不断提升，汽车车身激光焊接技术也取得了更好地发展。正是由于汽车激光焊接技术的有效应用，才推动了我国汽车制造业取得更好、更快的发展。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：汽车车身 激光焊接 技术 发展 运用

Development and Application of Laser Welding Technology for Automobile Body

Zhao Pengchao Hu Xin Yuan Shoutong Xie Huiyu

Abstract：In recent years， with the continuous improvement of the national economic development speed and level of development， the laser welding technology of automobile body has also achieved better development. It is precisely because of the effective application of automobile laser welding technology that China's automobile manufacturing industry has achieved better and faster development. This article mainly conducts effective exploration and analysis on the development and application of laser welding technology for automobile body， analyzes the current development situation of laser welding technology for automobile body， understands and masters the application method of laser welding technology for automobile body， so as to improve the application effect and value of the technology to promote the rapid development of China's automobile manufacturing industry.

Key words：car body， laser welding， technology， development， application

在焊接汽車车身时，激光技术以其高能量密度、中性光束、较好的可达性以及非接触焊接等优势，在生产汽车车上零部件等方面发挥着不可估量的作用与价值。近几年，我国非常鼓励新能源汽车的研发、创新与生产，并颁布了很多与新能源汽车相匹配的政策措施和法律法规，给汽车行业的发展注入了新的活力、提供了更好地保障，这大大的推动了汽车车身产品设计方式的多样化，新型材料应用的新颖化。原始的激光焊接技术也逐渐从最开始的激光熔焊技术逐渐发展为激光复合焊接技术、填丝型激光熔焊技术、激光钎焊技术、激光点焊技术以及多光斑焊接技术等等。在汽车车身制造方面，高强铝合金等新型材料的应用变得更加普遍，这使得汽车车身零部件的生产与激光焊接技术之间的联系更加密不可分，相互补充与促进，呈现出协同发展的趋势。

1 汽车车身激光焊接技术的发展概述

在当前的社会中，汽车的市场覆盖率越来越高，越来越多的家庭都拥有自己的爱车，同时汽车也逐渐成为人们日常生活中不可或缺的交通工具之一。当前，汽车制造业是我国非常重要的支柱产业，激光焊接技术的发展大大推动了我国汽车制造行业的发展，特别是在近20年中，我国被称为装在轮子上的国家，发展速度异常惊人，这都有赖于激光技术的发展、变革与延伸。在汽车制造领域中，激光焊接技术主要涉及不等厚板的激光焊接、车身总成与分总成的激光组焊以及汽车零部件的激光焊接这三个类型。下面对汽车车身激光焊接技术的发展类型进行分析与探讨：

1.1 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。

1.2 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[1]。

1.3 汽车零部件的激光焊接

当前，在汽车零部件的焊接方面，激光焊接已经逐渐取代了传统焊接，特别是车身相关零部件的焊接以及其他零件的焊接都运用激光焊接技术来实现，其焊接的速度比较快，焊接部位基本不会产生变形，还不用进行焊后热处理，具有很强的适用性与高效性，应用范围相当的广泛。在汽车制造行业中，激光焊接技术在汽车白车身的焊接方面应用较为广泛，焊接的技术与效果都非常好，也是当前大型汽车制造商最常用的技术。

2 汽车车身激光焊接技术的运用分析

2.1 激光熔焊技术的应用

在运用激光熔焊技术来进行车身制造时，激光是焊接独立的热源，其具有很快的焊接速度、很好的可达性和无接触焊接等优点，一般应用在同种质量板材的接头搭接焊接上。与此同时，激光熔焊在焊接时不受焊接压力的约束，只受热作用的影响。激光熔焊的焊缝比较平直和光滑，焊件不容易变形，对于汽车车身精度的提升非常有利。但是在运用激光熔焊技术时，其也有很多的要求，如待焊冲压件的装配间隙必须要小，间隙大概在0.05-2毫米之间，否则容易有气孔产生。同时对于模具的要求也更高一些，这会加大车身制造成本。激光熔焊汽车车身时，由于间隙的匹配很难达到完美，因此，在运用激光熔焊时容易遇到很多种类的质量问题或者缺陷，因此，激光熔焊在对于表面质量要求较高的覆盖件焊接方面应用的比较少，而一般常常在焊接结构件、骨架门洞周边或者地板周边的焊接[2]。

2.2 激光钎焊技术的应用

在汽车车身制造方面，激光钎焊技术的应用具有一定的针对性。激光钎焊主要针对汽车车身特殊结构设计而产生和发展的，如侧围和顶盖的钎焊，后盖外板的钎焊等等，这些部位的焊接，对于接头的强度没有太高的要求，只要满足焊缝美观与密封的要求即可。与此同时，在運用激光钎焊时，焊丝端部与激光光斑的精准对重是重点和难点。激光钎焊的焊丝必须要具备一定的弹性和刚性，否则不能够达到钎焊的要求。但是如果焊丝的熔点过高，那么在激光光源的选择上需要有更高功率的激光器，这会增加激光器的应用成本。因此，在运用激光钎焊技术时，钎料的焊丝材料必须要具有很好的浸润性能，在高温熔化状态下能够与基体才老进行更好地连接，从而形成较好、较为美观的焊缝。此外，对于焊丝材料的要求上，界面张力是不可或缺的，其鞥能够对焊接接头的强度进行更好地保障。通常情况下，钢板的钎焊多运用CuSi3的焊丝，在焊接之前，先进行焊丝的预热，这样能够促进激光吸收率的更好提高。

2.3 填丝型激光熔焊技术的应用

由于激光熔焊的能量密度和刚性光束都比较高，具有较强的冲击力，容易使焊缝出现下坠。而在高温情境下，铝合金熔池表面的界面张力比较低，如果在激光冲击力与重力的共同作用下，容易产生焊缝塌陷等问题。为了能够更好地弥补和克服这一问题，运用填丝型激光熔焊技术，在激光熔焊时向焊缝熔池输入铝合金焊丝材料，并借助激光能量来熔化焊丝，从而达到补偿焊缝塌陷的问题，促进焊缝更好地成型，满足汽车车身的焊接需求。在输入铝合金焊丝时，要选择与母材金属相匹配的材料，且性能和强度也要相匹配，这样能够大大地提高焊接的效率与水平。目前，大众集团旗下的很多车型都运用六系TL09X铝合金板材，其是一种固溶强化型的材料，其所添加和应用的铝合金焊丝一般都是ALSI4-7系列的焊丝[3]。

2.4 激光+MIG复合焊接技术的应用

激光+MIG复合焊接技术集合了激光焊与MIG焊接的有点，能够对焊缝的形状进行更好地调整、焊接的速度也比较高，具有较强的稳定性。同时 激光+MIG复合焊的焊接速度调整范围比较宽，最大焊接速度可以达到9米/分。通常焊丝送丝的速度是4-9米/分，激光功率在2-4千瓦之间。

近些年来，随着科学技术的不断发展，汽车车身的轻量化技术也取得了更好地发展。在目前，汽车车身的结构也逐渐由单一钢质的车身逐渐向铝合金+热成型符合车身结构方向转变。在汽车车身结构中，压铸件与大截面铝合金型材的应用越来越普遍，促进激光+MIG复合焊接技术的应用价值也更加凸显。运用激光+MIG复合焊接技术能够有效的解决激光光束直径小、机器人轨迹精度高、设备成本高、总成尺要求高或者冲压件要求高等问题。

3 结束语

综上所述，在汽车车身制造时，常用的激光焊接技术主要有激光熔焊、钎焊、填丝型激光熔焊、激光+MIG复合焊接技术等。激光熔焊主要应用在车身同质金属的搭接或者角接焊缝，其具有很高的焊接强度，但是要求零配件必须要有较高的匹配精度，否则容易被焊穿，在不等厚的钢板拼接方面，一般都会运用激光熔焊技术。激光钎焊主要用于密封要求高，但是强度要求不高的车身焊接。填充型激光熔焊一般应用在铝合金材质的搭接焊缝，其能够对焊缝的余高进行调整。激光+MIG复合焊的焊接速度较快、焊缝成形的系数较高，激光器功率较低，但是其应用成本较高。在焊接技术的实际应用中，可以结合汽车车身制造的实际需求来选择不同的焊接技术，提升焊接的效率与水平。

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.

[2]王刚.激光焊接技术的现状及应用领域[J].科技展望.2016，（18）.149.

[3]张建亮.高强度镀锌钢汽车座椅调角器激光焊接系统及工艺研究[D].江苏大学，2016.68.