焊接技術汽車制造業中應用現狀及發展趨勢

周韶冰,熊文華

（1.江西技師學院 ;2.江西生物科技職業學院,南昌 330200）

焊接技術汽車制造業中應用現狀及發展趨勢

周韶冰1,熊文華2

（1.江西技師學院 ;2.江西生物科技職業學院,南昌 330200）

擁有高密度，設備變形小，加熱范圍小等良好性能的激光焊接技術已被廣泛地投入的汽車制造生產行業，激光焊接技術的出現為汽車制造領域創建了光明的未來。本文首先簡要介紹了激光焊接技術的基本理論與性能，重點闡述了激光焊接在汽車車身制造行業的運用及其未來走向。

汽車制造;激光焊接;趨勢

汽車的出現改變了人們的出行方式，為人們節省了時間，同時也推進了社會的快速發展，大力發展汽車制造業成為當今世界各國的重要關注的對象。激光焊接科技憑借穿透深、適應性好、能量密度高、精度高等優勢成為當前汽車行業最重要的技術之一。通過激光將幾塊具有一定性能、材質以及厚度差異的薄板拼焊在一起，然后進行沖壓成形。不僅減少了材料的廢棄，還減輕了整體重量，提升了綜合力學性能。在汽車發展的80多年歷程里面，激光焊接技術在汽車制造領域中的應用，受到激光焊接技術本身的優越性與汽車制造行業的整體發展趨勢以及市場需求的改變等多方面的影響。因此，發展激光焊接技術對推動汽車行業有著十分積極的意義。

1 激光焊接技術的特點

享有“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”等美譽的激光是指受激光發射的輻射光放大。激光焊接指將具有高功率聚焦的激光束為熱源，把材料融化并形成高質量的焊接接頭，這種焊接方法不僅效率高，而且精度非常精確[1]。

在汽車制造行業中，根據激光焊接技術的差異，可以把激光焊機分為兩大類：YAG激光焊機與CO2激光焊機。在制造汽車過程中的主打標工序一般由YAG激光焊機操作的，而表面處理、切割、打孔、焊接等處理過程一般是采用CO2激光焊機完成。由于YAG激光器技術的改善，也會在焊接和切割方面有所運用。激光焊接具備下列特點：

（1）應用范圍比較廣。

（2）可用來對那些加工材料非常脆弱、硬度極大、高熔點或者相對薄的高效率加工。

（3）熱影響區與熱變形都很小，焊接縫質量高。

（4）加工速度快，節省材料，污染少，噪音低，勞動強度低。

（5）其設備功能齊全，操作非常簡便；具備計算機數控系統，可以進行高精度的立體加工。

2 激光焊接技術在汽車制造方面的應用現狀

一汽大眾企業是最先使用激光焊接技術的企業之一。大約是90年代的時候,一汽大眾企業就在300多臺汽車使用了激光焊接技術，大多應用在底盤與車體的焊接上面。激光焊接技術在汽車制造領域的運用根據焊接方法的差異大致可以分為下列幾種：

2.1 激光焊接

齒輪在汽車制造占較大的比重，用激光焊接對變速器齒輪的焊接的運用開啟了激光焊機在汽車制造領域運用的先河。變速器對齒輪質量以及轉速的要求十分嚴格，不僅需要高效率的焊接，而且由于考慮到不準給齒輪增添過多的負載，必須采用高凈度焊接方法[2]。因此最先把高效精準激光焊接運用到焊接變速器的齒輪上。

1980年期間，以克萊斯勒為首的美國三大汽車制造公司相繼把該焊接方式運用于汽車的制造行業。激光焊接技術在提升對傳動部件的焊接的性能，同時大大節約了生產原料，為世界節能環保事業做出了貢獻。近些年，隨著汽車制造材質的不斷演進，目前，由于材料的性能不夠完善以及不能提升整車的美觀等因素，限制了汽車制造業前進的步伐。多大數汽車制造公司引進環保節能的新型材料，例如，新型鎂、鋁等質量輕的材料。該型材料引進意味著需要更高水準的焊接類型，常規的點焊技術造成鎂、鋁材料生成了金屬鍵化合物，它們縮短了焊接材料的使用壽命以及削弱了使用效果，而激光焊接的出現很好地避免了常規焊接技術引起的麻煩，因此激光焊接很快成為當今世界汽車制造行業中比較盛行的焊接技術。

2.2 激光復合焊接技術

可以把激光復合焊接技術理解成在激光焊接技術基礎上的改進——把電弧與激光的焊接技術進行合理的結合。一方面，激光復合焊接技術在焊接效率與速度方面均優于單一的焊接技術，而且具有較好的焊接穩定性。另一方面，單一的激光焊接技術在焊接時受熱面積窄、焊縫深，這樣對焊接材料多少有些損傷，而電弧焊接采用受熱面大的導熱焊接方式，不僅擁有較深的焊縫又保證了較為廣泛的受熱面，大幅度增加了焊接工作的質量與效率[3]。

2.3 激光拼接

汽車車身制造的傳統方法是先采用沖壓技術再進行焊接。此類焊接技術的特點是在完成對每個部分沖壓成型工作之后再逐一焊接在一起，以至于每個成型的部件難以較好地融合成一體，從而焊接成品不夠完美。激光拼焊技術的研發很好地解決部件融合所存在的問題。激光拼焊改變了以往的車身制造順序，可將厚度與材質相異或者經不同表面處理的鋼板通過激光焊技術，焊接一個組件整體。

3 激光焊接技術在汽車工業的發展趨勢

與傳統焊接組件相比激光焊接的組件費用略高，因此開發低成本、靈活、簡便的激光焊接組件是汽車焊接領域的必經之路。目前，在汽車行業的焊接工藝中，對激光器的選擇一般為大功率CO2激光器以及脈沖ZD：YAG激光器。在未來激光焊接技術的發展中，激光器的功力將達到1000W以上的有光纖激光器單光纖、單模光纖。

在汽車制造業有貢獻的將是二極管陣列激光焊接技術，運用其波長在近紅以外區域的激光能量對汽車零件進行焊接[4]。此外，采用激光加熱與其它熱能相結合的方式為焊接過程提供多重熱量的方式，彌補激光單熱源在激光焊接技術方面的不足。近年來，廣泛運用在汽車制造業方面的焊接技術的復合熱源焊接技術有激光與電弧、感應熱源復合焊接、雙激光束焊接等技術。另外，焊接機器人得到了廣泛的發展，行動靈活，變化多樣，自動化水平高、都是焊接機器人所具備的優點。焊接質量優越、動作敏捷、反應迅速、機動性好，不存在安全問題等等。

4 總結

現在激光焊接技術發展的程度已非常高端了，汽車工業已經步入到一個柔性化的生產鏈，對相應的技術要求也更高了，加大研發激光焊接技術和相關的激光加工技術對大力發展汽車行業尤為緊迫。近年來，中國制造業在激光焊接技術方面獲得了重大突破，然而國內的激光焊接設備制造能力還十分有限，需要借助國外的力量。我國制造行業的首要任務是大力提升在焊接技術領域的研發能力，逐步完成對激光焊接技術設備的制造與生產。

[1]王廣勇.車身焊接技術現狀及發展趨勢[J].汽車工藝與材料,2015(03)：16-22,27.

[2]金明姬,劉桂達.汽車車身焊接技術現狀及發展[J].科技創新與應用,2016(09).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.037