焊接技術(shù)汽車制造業(yè)中應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

周韶冰,熊文華

（1.江西技師學(xué)院 ;2.江西生物科技職業(yè)學(xué)院,南昌 330200）

焊接技術(shù)汽車制造業(yè)中應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

周韶冰1,熊文華2

（1.江西技師學(xué)院 ;2.江西生物科技職業(yè)學(xué)院,南昌 330200）

擁有高密度，設(shè)備變形小，加熱范圍小等良好性能的激光焊接技術(shù)已被廣泛地投入的汽車制造生產(chǎn)行業(yè)，激光焊接技術(shù)的出現(xiàn)為汽車制造領(lǐng)域創(chuàng)建了光明的未來。本文首先簡要介紹了激光焊接技術(shù)的基本理論與性能，重點(diǎn)闡述了激光焊接在汽車車身制造行業(yè)的運(yùn)用及其未來走向。

汽車制造;激光焊接;趨勢(shì)

汽車的出現(xiàn)改變了人們的出行方式，為人們節(jié)省了時(shí)間，同時(shí)也推進(jìn)了社會(huì)的快速發(fā)展，大力發(fā)展汽車制造業(yè)成為當(dāng)今世界各國的重要關(guān)注的對(duì)象。激光焊接科技憑借穿透深、適應(yīng)性好、能量密度高、精度高等優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)前汽車行業(yè)最重要的技術(shù)之一。通過激光將幾塊具有一定性能、材質(zhì)以及厚度差異的薄板拼焊在一起，然后進(jìn)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(xué)性能。在汽車發(fā)展的80多年歷程里面，激光焊接技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，受到激光焊接技術(shù)本身的優(yōu)越性與汽車制造行業(yè)的整體發(fā)展趨勢(shì)以及市場(chǎng)需求的改變等多方面的影響。因此，發(fā)展激光焊接技術(shù)對(duì)推動(dòng)汽車行業(yè)有著十分積極的意義。

1 激光焊接技術(shù)的特點(diǎn)

享有“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”等美譽(yù)的激光是指受激光發(fā)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(zhì)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(yè)中，根據(jù)激光焊接技術(shù)的差異，可以把激光焊機(jī)分為兩大類：YAG激光焊機(jī)與CO2激光焊機(jī)。在制造汽車過程中的主打標(biāo)工序一般由YAG激光焊機(jī)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(jī)完成。由于YAG激光器技術(shù)的改善，也會(huì)在焊接和切割方面有所運(yùn)用。激光焊接具備下列特點(diǎn)：

（1）應(yīng)用范圍比較廣。

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

（3）熱影響區(qū)與熱變形都很小，焊接縫質(zhì)量高。

（4）加工速度快，節(jié)省材料，污染少，噪音低，勞動(dòng)強(qiáng)度低。

（5）其設(shè)備功能齊全，操作非常簡便；具備計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，可以進(jìn)行高精度的立體加工。

2 激光焊接技術(shù)在汽車制造方面的應(yīng)用現(xiàn)狀

一汽大眾企業(yè)是最先使用激光焊接技術(shù)的企業(yè)之一。大約是90年代的時(shí)候,一汽大眾企業(yè)就在300多臺(tái)汽車使用了激光焊接技術(shù)，大多應(yīng)用在底盤與車體的焊接上面。激光焊接技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域的運(yùn)用根據(jù)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(duì)變速器齒輪的焊接的運(yùn)用開啟了激光焊機(jī)在汽車制造領(lǐng)域運(yùn)用的先河。變速器對(duì)齒輪質(zhì)量以及轉(zhuǎn)速的要求十分嚴(yán)格，不僅需要高效率的焊接，而且由于考慮到不準(zhǔn)給齒輪增添過多的負(fù)載，必須采用高凈度焊接方法[2]。因此最先把高效精準(zhǔn)激光焊接運(yùn)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(yùn)用于汽車的制造行業(yè)。激光焊接技術(shù)在提升對(duì)傳動(dòng)部件的焊接的性能，同時(shí)大大節(jié)約了生產(chǎn)原料，為世界節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出了貢獻(xiàn)。近些年，隨著汽車制造材質(zhì)的不斷演進(jìn)，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(yè)前進(jìn)的步伐。多大數(shù)汽車制造公司引進(jìn)環(huán)保節(jié)能的新型材料，例如，新型鎂、鋁等質(zhì)量輕的材料。該型材料引進(jìn)意味著需要更高水準(zhǔn)的焊接類型，常規(guī)的點(diǎn)焊技術(shù)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(xiàn)很好地避免了常規(guī)焊接技術(shù)引起的麻煩，因此激光焊接很快成為當(dāng)今世界汽車制造行業(yè)中比較盛行的焊接技術(shù)。

2.2 激光復(fù)合焊接技術(shù)

可以把激光復(fù)合焊接技術(shù)理解成在激光焊接技術(shù)基礎(chǔ)上的改進(jìn)——把電弧與激光的焊接技術(shù)進(jìn)行合理的結(jié)合。一方面，激光復(fù)合焊接技術(shù)在焊接效率與速度方面均優(yōu)于單一的焊接技術(shù)，而且具有較好的焊接穩(wěn)定性。另一方面，單一的激光焊接技術(shù)在焊接時(shí)受熱面積窄、焊縫深，這樣對(duì)焊接材料多少有些損傷，而電弧焊接采用受熱面大的導(dǎo)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(zhì)量與效率[3]。

2.3 激光拼接

汽車車身制造的傳統(tǒng)方法是先采用沖壓技術(shù)再進(jìn)行焊接。此類焊接技術(shù)的特點(diǎn)是在完成對(duì)每個(gè)部分沖壓成型工作之后再逐一焊接在一起，以至于每個(gè)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(shù)的研發(fā)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(zhì)相異或者經(jīng)不同表面處理的鋼板通過激光焊技術(shù)，焊接一個(gè)組件整體。

3 激光焊接技術(shù)在汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

與傳統(tǒng)焊接組件相比激光焊接的組件費(fèi)用略高，因此開發(fā)低成本、靈活、簡便的激光焊接組件是汽車焊接領(lǐng)域的必經(jīng)之路。目前，在汽車行業(yè)的焊接工藝中，對(duì)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(shù)的發(fā)展中，激光器的功力將達(dá)到1000W以上的有光纖激光器單光纖、單模光纖。

在汽車制造業(yè)有貢獻(xiàn)的將是二極管陣列激光焊接技術(shù)，運(yùn)用其波長在近紅以外區(qū)域的激光能量對(duì)汽車零件進(jìn)行焊接[4]。此外，采用激光加熱與其它熱能相結(jié)合的方式為焊接過程提供多重?zé)崃康姆绞?，彌補(bǔ)激光單熱源在激光焊接技術(shù)方面的不足。近年來，廣泛運(yùn)用在汽車制造業(yè)方面的焊接技術(shù)的復(fù)合熱源焊接技術(shù)有激光與電弧、感應(yīng)熱源復(fù)合焊接、雙激光束焊接等技術(shù)。另外，焊接機(jī)器人得到了廣泛的發(fā)展，行動(dòng)靈活，變化多樣，自動(dòng)化水平高、都是焊接機(jī)器人所具備的優(yōu)點(diǎn)。焊接質(zhì)量優(yōu)越、動(dòng)作敏捷、反應(yīng)迅速、機(jī)動(dòng)性好，不存在安全問題等等。

4 總結(jié)

現(xiàn)在激光焊接技術(shù)發(fā)展的程度已非常高端了，汽車工業(yè)已經(jīng)步入到一個(gè)柔性化的生產(chǎn)鏈，對(duì)相應(yīng)的技術(shù)要求也更高了，加大研發(fā)激光焊接技術(shù)和相關(guān)的激光加工技術(shù)對(duì)大力發(fā)展汽車行業(yè)尤為緊迫。近年來，中國制造業(yè)在激光焊接技術(shù)方面獲得了重大突破，然而國內(nèi)的激光焊接設(shè)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(yè)的首要任務(wù)是大力提升在焊接技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)能力，逐步完成對(duì)激光焊接技術(shù)設(shè)備的制造與生產(chǎn)。

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

[2]金明姬,劉桂達(dá).汽車車身焊接技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(09).

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