激光焊接技术在白车身中的应用

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　　【摘 要】现在全世界的范围内汽车制造都属于一项重要的工业，在工业技术不断发展的今天，汽车制造技术也处于不断的完善和改进的阶段中。在汽车制造业中，激光焊接技术已经成为一种普遍的，广为采用的工艺，并且在多种行业开始进行尝试或应用，并取得了一定的效果，在汽车车身制造方面的激光焊接技术更是向一个崭新的成熟阶段推进。本文主要对激光焊接技术在汽车车身制造中的应用进行了相应的探讨。
　　【关键词】激光焊接；汽车制造；车身制造；应用
　　前言
　　汽车的车身壳体是由几十种、甚至是上百种的薄板冲压件组合而成。这些钣金件通过焊接、铆接等方式进行连接。由于车身冲压件的材料多数是焊接性能优良的低碳钢，因此具有操作简单以及密封性能好的优势。目前在汽车车身制造过程中，由于受到市场对汽车行业的需要和汽车制造行业整体发展的影响，所采用的最广泛的焊接技术就是激光焊接技术，激光焊接技术应用的越来越广泛，并取得了很好的应用效果。
　　1、概述激光焊接的原理
　　激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），从字面不难看出其意义是通过强光照射激光发生介质，进而使得介质内部原子的电子得到能量，电子运动在受激的情况下轨道发生偏移，从低能态进入高能态。当原子在激发态的状态下时，受到外界辐射感应，使得这些原子又变迁到低能态，同时有一束光发出，这束光在传播方向，偏振，相位和频率等方面，与入射光完全相同，即为受激辐射光。那么如何得到指向性高、高能量密度的激光，就显得尤为重要，也必须使得观光束能够在激光发生介质的两侧的反射镜内王府往复振荡，这就要求必须在一种封闭光线的谐振腔内进行，从而光强得到提高，同时光的方向性也得到了提高。
　　2、激光焊接的优势
　　激光具备的优势有以下几个方面：①激光具有很强的方向性，在传播的过程中，基本不会向外发生扩散；②激光是一种单纯的单色光，波长和频率一定，不是多种光的混合体；③激光具有特别高的输出功率，当采用透镜进行聚焦后，可以得到高于太阳光几百倍的能量密度；④激光有较好的相关性，具有规律的波峰、波谷。
　　当前，在汽车车身制造中的主要焊接技术有激光焊、电阻点焊、MAG、MIG等，而车身不等厚板之间的拼焊以及车身焊接主要采用激光焊接技术。车身框架结构的焊接，比如侧围与顶盖的焊接。通过激光焊接的应用，车身的重量得到一定的降低，从某种程度上达到了省油的效果；通过激光焊接的应用，车身的装配精度得到提高，车身的刚度可以得到30%的提升，这样能够使得汽车的车身具有更高的安全性能；通过激光焊接的应用，还能有效降低冲压的施工成本和装配的施工成本，与此同时还能使得车身的零件数量减少，使汽车车身的一体化程度更高。将激光焊接技术运用到汽车车身的制造过程中，最早是从20世纪的80年代开始的，主要体现在车身焊接方面。激光技术通过偏光镜将反射激光的光束，集中在聚焦装置中，产生巨大的能量光束，工件在光束的照射下瞬间熔化，焊接成功。
　　3、激光焊接技术在汽车车身制造方面的应用
　　3.1 激光拼焊技术的应用
　　拼焊技术是汽车制造中的一个重要环节，普遍应用于汽车制造，在车身制造上的应用更为突出。激光拼焊帮我们解决了传统车身制造方式的缺点，传统方式是将各分部件先进行冲压成型，之后再进行焊接，焊接的效果总是不尽如人意，融合处处理不是很完美，甚至融合不是很好。激光拼焊过程中，在车身制造时顺序和传统方式正好相反，先进行焊接，再进行冲压成型。激光拼焊使用零件数量少，可以节约成本，并且能够进行不同材质、不同部位的钢板焊接，焊接精准度较高，这项技术在世界汽车制造业广泛应用，在奇瑞、一汽等国内汽车公司都已近开始使用激光拼焊技术，并且是最先进的汽车车身焊接技术。激光热源具有特别高加热能力，并且能够将大量的能量进行集中，汇集到一个焊接点上，因此，有了上述提到的激光焊接的优势，从而实现薄板的快速连接。
　　3.2 激光熔焊技术的应用
　　熔焊在焊接过程中，不需要物质填充，可以通过激光在工件表面进行直接作用焊接。根据激光束的能量密度的不同，又有穿透焊和热传导焊之分。穿透焊的特点主要是熔深更深，焊接速度更快。在汽车的白车身上，有2-4层的焊接钢板，有4mm之厚，因此有更高的焊缝深度要求，对激光能量密度的要求也更高，而穿透焊恰恰适合。当激光在工件表面进行作用时，金属发生快速汽化，并且以蒸汽擴散到熔池中，形成一个蒸汽通道，在通道内，激光发生多次反射，使金属充分吸收激光能量，当产生的蒸汽压力不能够再向熔池扩散时，进入到一个稳定的焊接状态。熔池经过的位置，在蒸汽通道周围形成金属熔液流动，使上下两层板熔合在一起，金属冷却后，便形成一条高强度焊缝。热传导焊主要是利用激光汇聚一点产生的强高温度，熔化钢板，温度高达1490℃，通过热效应进行焊接，这种焊接方式多用于平板的拼焊。
　　3.3 激光填充焊技术的应用
　　填充焊不对工件本身进行熔化，而是熔化焊丝，主要通过激光的热效应达到效果，并填充到两个工件之间，进行焊接。填充焊过程中产生的热变形小，焊缝美观，多用于汽车顶盖的焊接。最早应用于车身加工的激光工艺是汽车顶盖的激光钎焊技术。当前激光焊接技术在汽车车身生产中的应用已经成为一种必然趋势，通过激光焊接技术的应用，车身重量得到降低，车身的装配精度得到提高，车身强度得到加强，车身美观，成本降低，为我国汽车制造企业的稳定持续发展提供了保障。同时，激光焊接技术也得到了业内人士的高度关注，激光焊接技术的产业化和规模化的进一步发展，仍然是我们需要努力的方向，从而为推动我国汽车制造业飞速发展而出力。
　　3.4 激光焊
　　激光焊是运用激光器输出且经过光源聚焦的具有高能量密度激光作热源，对金属实行钎焊或熔化焊。激光焊有脉冲功率激光焊与连续功率激光焊。利用激光焊焊接过程中激光不和工件发生直接接触，具有较高的灵活性，接头实行对接或搭接。利用激光焊焊接工艺可以焊接部分变形较小、强度较高，利用传统焊接方法不能焊接的特殊材料汽车零部件。激光焊有很多优点，因为焊接过程没有连接的间隙，车身焊接位置在整个焊接过程中不会发生变形。激光焊接的焊接宽度和焊接深度比很高，如果焊接缝宽1mm，焊接深度要高达5mm，因此，激光焊的焊接质量非常高。因为激光焊的焊缝较为平整，焊接的痕迹较小，几乎不用再进行修补，很多汽车公司都在运用该焊接技术。某汽车公司焊接车侧围和顶盖连接位置运用激光焊，焊接后盖外板上片与下片连接位置运用激光焊，伴随汽车行业不断发展，激光焊运用一定会越来越广泛。
　　结语：当前激光焊接技术在汽车车身生产中的应用已经成为一种必然趋势，通过激光焊接技术的应用，车身重量得到降低，车身的装配精度得到提高，车身强度得到加强，车身美观，成本降低，为我国汽车制造企业的稳定持续发展提供了保障。
　　参考文献：
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　　（作者单位：长城汽车股份有限公司）
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