早在19日，激光焊接技術(shù)就是一種激光加工技術(shù) ** 用于焊接薄小零件。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和人們需求的不斷提高，激光焊接技術(shù)從20世紀(jì)80年代開始應(yīng)用于汽車車身制造領(lǐng)域，以滿足安全、環(huán)保、節(jié)能的要求，實(shí)現(xiàn)焊接產(chǎn)品制造的自動(dòng)化、靈活性和智能化發(fā)展。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國家50%~70%的汽車零部件都是激光加工的，主要是激光焊接和切割。激光焊接已成為汽車生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)工藝。

激光的含義：LightAmplification by Stimulated Emission of Radiation(光能通過誘導(dǎo)釋放增加)。

LASER

L -  Light                          光線

A -  Amplification by       放大

S -  Stimulated                激勵(lì)

E -  Emission of               發(fā)光

R -  Radiation                  輻射

     激光焊接的原理是激光發(fā)生器發(fā)出的激光束，聚焦在焊絲表面加熱，使焊絲加熱熔化，潤濕車身鋼板，填充鋼板接頭間隙，形成焊縫，最終實(shí)現(xiàn)良好的連接。焊接后，銅焊絲與鋼板之間形成釬焊連接。銅焊絲與鋼板分別為不同元素，形成的焊接層是高溫后兩種不同元素的融合。與傳統(tǒng)的點(diǎn)焊相比，這種焊接方法具有更好的焊接質(zhì)量、更快的速度和更高的焊接強(qiáng)度。

以下為TRUMPF激光焊接視頻顯示：

激光焊接的優(yōu)點(diǎn)如下：

激光焊接的缺點(diǎn)如下：

激光焊接機(jī)器人系統(tǒng)組成

1 — 激光器；2 — 光導(dǎo)系統(tǒng)； 3 — 遙控盒；4 — 送絲機(jī)；

5 — 激光加工頭； 6 — 操作機(jī)；7 — 機(jī)器人控制柜； 8 — 焊接電源

常用的激光加工頭安裝在機(jī)器人數(shù)字控制系統(tǒng)（上圖7）的六自由度（常稱為六軸）機(jī)器人（上圖6）臂末端。根據(jù)用途可分為激光切割、激光焊接、激光熔化激光加工頭。常用的激光加工頭見圖3所示。

以下為IPG激光頭介紹視頻：

1 激光釬焊

（1）原理

激光釬焊是一種以激光為熱源，用熔點(diǎn)低于母材的材料填充金屬（稱為釬焊材料）的焊接方法。加熱熔化后，用液體釬焊材料濕潤母材，填充接頭間隙，與母材相互擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)連接。原理如圖4所示。

（2）特點(diǎn)

激光釬焊工藝在焊接中的應(yīng)用，不僅使產(chǎn)品更加美觀，提高了密封性，而且顯著提高了焊接區(qū)域的強(qiáng)度，提高了車輛的安全性能。母材料的連接方式為卷邊對(duì)接，如圖5所示。

(3)應(yīng)用區(qū)域

激光釬焊是一種廣泛應(yīng)用于汽車車身焊接的焊接工藝。其主要優(yōu)點(diǎn)是可以生成光滑的表面，避免熔化鍍鋅層。主要用于：側(cè)外板與頂蓋外板（如圖6、圖7所示，取消屋頂橡膠密封條，美觀，節(jié)約成本）；行李箱蓋外板上下段（如圖8所示）。

以下是汽車行李箱蓋激光釬焊視頻：

2 激光熔化焊

（1）原理

激光熔化焊是一種以激光為熱源的焊接方法，在兩個(gè)板的角連接處，每個(gè)熔化兩個(gè)板的部分母材熔化附近的焊絲填充兩個(gè)板的角連接處），形成液體金屬，冷卻后形成可靠的連接。其工藝原理如圖9所示。

（2）特點(diǎn)

激光熔化焊可分為激光熔化焊、激光熔化焊（無填充）、激光熔化填充焊等，主要用于汽車前端、頂蓋、地板、車門內(nèi)板的焊接。母材料的連接方式為重疊，如圖10所示。

(3)應(yīng)用區(qū)域

激光熔焊主要用于車頂和門蓋。如圖11所示，激光熔焊用于汽車背門。

3 激光飛行焊

（1）原理

激光飛行焊（Welding on-Fly）稱為激光遠(yuǎn)程焊接（remote laser welding）或激光機(jī)器人掃描焊接。它是在機(jī)器人的第六軸上安裝一個(gè)高速掃描反射器（通常稱為振動(dòng)鏡）掃描頭，激光軌跡運(yùn)動(dòng)只能通過鏡頭擺動(dòng)反射，而不需要機(jī)器人的手臂跟隨運(yùn)動(dòng)。激光遠(yuǎn)程焊接系統(tǒng)高度靈活，效率高于普通激光焊接，一套系統(tǒng)可取代6~9套普通機(jī)器人點(diǎn)焊。激光頭與工件的距離超過5000mm，可延長鏡頭保護(hù)玻璃的使用壽命。其工藝原理與熔焊相同，為板材搭接形式。圖12顯示，飛行焊用于車門。

（2）特點(diǎn)

與傳統(tǒng)焊接相比，激光遠(yuǎn)程焊******的優(yōu)點(diǎn)是可以提高生產(chǎn)效率。掃描頭的快速鏡頭運(yùn)動(dòng)大大降低了定位機(jī)器手的時(shí)間，大大縮短了制造時(shí)間，平均電阻點(diǎn)焊0.5個(gè)焊點(diǎn)/s與速度相比，焊接速度為3~4個(gè)焊點(diǎn)/s，充分利用激光束。與傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊相比，激光遠(yuǎn)程焊接時(shí)間可縮短80%。以大眾汽車公司為例，公司傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊工藝采用4臺(tái)機(jī)器人、5把焊槍、34個(gè)焊點(diǎn)和34個(gè)裝卸時(shí)間.7 s;目前采用激光掃描焊接，完成34個(gè)焊點(diǎn)，形狀為C型(C型焊點(diǎn)強(qiáng)度高于圓點(diǎn)型焊點(diǎn))，只有一個(gè)機(jī)器人，一個(gè)PFO，時(shí)間縮短為13 s。

與傳統(tǒng)的點(diǎn)焊相比，激光飛行焊可以定制焊接形式，優(yōu)化焊接強(qiáng)度，提高設(shè)計(jì)靈活性，適用于任何焊接形式和方向。圖13顯示了傳統(tǒng)點(diǎn)焊和激光飛行焊的焊接方法。

(3)應(yīng)用區(qū)域

目前，激光飛行焊主要用于一些焊點(diǎn)密集（焊接效率高）、承載要求低的零件，如汽車門、側(cè)門洞止口等。圖14為福特野馬激光飛行焊區(qū)示意圖。

以下是車門飛行焊視頻：

4 激光復(fù)合焊

（1）原理

激光復(fù)合焊（LaserHybrid）主要指激光和MIG電弧復(fù)合焊接。激光復(fù)合焊接技術(shù)不是兩種焊接方法，而是兩種焊接方法同時(shí)作用于焊接區(qū)域。激光和電弧在不同程度和形式上影響復(fù)合焊接的性能。其工藝原理如圖15所示。

（2）特點(diǎn)

激光焊接是以高能密度激光束為熱源的高效精密焊接方法，但該工藝要求激光束與焊縫尺寸保持相應(yīng)的一致性。相對(duì)而言，氣體金屬電弧焊更擅長處理間隙尺寸的不一致性。因此，激光復(fù)合焊接是一種將激光焊接核氣體焊接相結(jié)合的工藝，以達(dá)到理想的焊接效果。激光復(fù)合焊接與MIG、如表1所示，激光焊的對(duì)比。

(3)應(yīng)用區(qū)域

目前，激光復(fù)合焊接常用于頂蓋和門的焊接。

激光復(fù)合焊視頻顯示如下：

1 與點(diǎn)焊對(duì)比

車身裝配中可達(dá)數(shù)千個(gè)焊點(diǎn)，傳統(tǒng)焊接采用電阻點(diǎn)焊工藝。電阻點(diǎn)焊工藝是用兩個(gè)電極從兩個(gè)方向壓緊工件，在兩個(gè)接頭上加壓通電，使接觸面之間形成焊點(diǎn)，將工件焊接在一起。為滿足組合和形狀要求，每個(gè)焊點(diǎn)之間應(yīng)保持一定的間隔（熱影響和操作空間）mm以上）。焊鉗焊接在工件邊緣，凸緣寬度為16mm；激光焊接是單邊焊接，凸緣寬度只有5mm,將點(diǎn)焊改為激光焊，由于凸緣設(shè)計(jì)不同，自行車可節(jié)省40鋼kg。

激光焊接接頭是一條細(xì)長的連續(xù)直線，電阻點(diǎn)焊接頭是一排離散點(diǎn)，激光焊接金屬快速凝固，更小，有利于提高焊接金屬的強(qiáng)度，因此激光焊接金屬的強(qiáng)度略高于電阻點(diǎn)焊接金屬。

激光焊接的抗拉強(qiáng)度受焊縫長度、熔寬等因素的影響，點(diǎn)焊的抗拉強(qiáng)度也與焊點(diǎn)的數(shù)量和間距有關(guān)。雖然激光焊接在提高強(qiáng)度方面確實(shí)有優(yōu)勢，但考慮到實(shí)際生產(chǎn)，兩者在強(qiáng)度上沒有明顯的可比性。但不可否認(rèn)的是，激光焊接在提高剛度方面具有優(yōu)勢，特別是在提高剛度方面，因?yàn)樗岣吡税宀闹g的附著力，焊縫的一致性更好NVH性能上。

2 鋁合金激光焊的優(yōu)缺點(diǎn)

激光焊接鋁合金時(shí)，與鍍鋅鋼板焊接一樣，在焊接過程中也會(huì)產(chǎn)生大量的氣孔和裂紋，影響焊接質(zhì)量。鋁電離能低，焊接穩(wěn)定性差，焊接不連續(xù)。此外，在高熱量焊接方法的整個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生三氧化鋁和氮化鋁，污染環(huán)境。

然而，鋁合金板的表面可以在焊接前拋光，以增加其對(duì)激光能量的吸收；焊接時(shí)與惰性氣體配合，防止氣孔出現(xiàn)。

鋁合金激光-電弧復(fù)合焊是解決激光焊接功率、激光束鋁合金表面吸收率和深熔焊閾值的有前途的鋁合金焊接工藝之一。目前，該工藝還不成熟，正處于研究和探索階段。

激光焊接的難度因鋁合金而異。1000系列、3000系列00系列、3000系列、5000系列焊接性好；4000系合金裂紋敏感性極低；5000系合金ω(Mg)=2%時(shí)，合金產(chǎn)生裂紋。隨著鎂含量的增加，焊接性能有所提高，但延展性和耐腐蝕性較差；2000系、6000系和7000系合金的熱裂傾向較大，焊縫成型不良，焊后時(shí)效硬度明顯降低。

因此，對(duì)于鋁合金的激光焊接，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧_選擇焊接方法和焊接工藝，以獲得良好的焊接效果。焊接前，是控制焊接工藝參數(shù)、改變焊接結(jié)構(gòu)的有效方法。

3 焊接參數(shù)的選擇

4 激光釬焊夾具系統(tǒng)

在激光焊接過程中，焊接鋼板需要足夠穩(wěn)定地夾緊，因此將設(shè)計(jì)專用夾具。激光焊接夾體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整體為框架結(jié)構(gòu)。左右車身兩側(cè)用夾具塊頂住，定位支撐后用氣缸夾住。上部設(shè)計(jì)了特殊的汽車頂蓋激光釬焊定位緊固件，用多個(gè)壓頭壓緊，用機(jī)器人抓住頂蓋，放在車身上，用氣缸夾緊，使車身鋼板需要焊接的邊緣足夠緊。如圖16所示。

工藝因素

1 目視檢測

如表3所示。

2 破壞性檢驗(yàn)

如圖1所示8所示：

3 金相顯微分析

激光焊縫微觀缺陷種類如圖19所示：

4 無損檢驗(yàn)

可使用超聲波、X射線等儀器對(duì)激光焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。

根據(jù)激光焊接技術(shù)在汽車廠的實(shí)際應(yīng)用效果，可以看出，采用激光焊接不僅能降低車身重量、提高車身的裝配精度，同時(shí)還能大大加強(qiáng)車身的強(qiáng)度，在用戶享受舒適的同時(shí)，為其提供更好的安全保障。相信隨著激光焊接技術(shù)難題的不斷突破和制造工藝的不斷提高，激光焊接必將成為未來汽車白車身制造工藝中的重要組成部分。