汽车车身激光焊接技术的现状与发展趋势

激光焊接在汽车工业中的应用

发表时间：2006-8-23 陈义红 来源：广州安特激光技术有限公司

关键字：激光 焊接 汽车 激光加工 激光器 激光应用

通过激光焊接技术在汽车加工中的应用技术分析和实例介绍，从技术、经济和实用等方面说明了激光焊接在汽车工业中的重要意义。

前 言

世界上第一个激光器的成功演示在40多年前，在今天，激光科学技术蓬勃发展，其作用远远超出了其发明初期人们原有的预想，激光技术的应用目前遍及科技、经济、军事和社会的许多领域。汽车工业是激光加工重要的应用领域，占激光加工15%的份额，激光焊接、激光切割、激光标记、激光打孔都有着广泛的应用。

激光焊接的技术可行性

激光(受激辐射光)最基本的特点就是：单色性、方向性、相关性，这些独特性质加上由此而来的超高亮度，超短脉冲等性质使它已经紧紧的和现代工业结合在一起，这些特质非常适合焊接加工。激光器一般按产生激光的工作物质不同来分类，主要有半导体(GaAs,InP等)激光器、固体(Nd:YAG等)激光器、气体 (CO2、He-Ne等)激光器、液体(可调谐染料等)激光器、化学激光器、自由电子激光器等。其中气体激光器以气体或金属蒸汽为发光粒子，它是目前种类最多，激励方式最多样化，激光波长分布区域最宽，容易实现大功率连续输出，应用最广泛的一类激光器。固体激光器是将产生激光的粒子掺于固体基质，其浓度比气体大，因而可以获得比较大的激光能量输出，具有能量大，峰值功率高，机构紧凑，牢固耐用等特点。在激光焊接中主要就采用这两种受激物质的激光器。

激光焊接技术在制造领域的应用稳步增长，由脉冲到连续，由小功率到大功率，由薄板到厚件，由简单单缝到复杂形状，激光焊接在不断的演化过程中已经逐步成为一种成熟的现代加工工艺技术。激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接，在连续焊接中又可分为热传导焊接和深穿透焊接。随着激光输出功率的提高，特别是高功率CO2激光器的出现，激光深穿透技术在国内外都得到了迅速发展，最大的焊接深宽比已经达到了12：1，激光焊接材料也由一般低碳钢发展到了今天的焊接镀锌板、铝板、钛板、铜板和陶瓷材料，激光焊接速度也达到了每分钟几十米，激光焊接技术日益成熟，并大量应用到生产线上，在汽车生产线上如齿轮焊接，汽车底板及结构件(包括车门车身)的高速拼焊并已取得了巨大的经济和社会效益。

激光焊接在汽车工业中的运用

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湖北光通光电系统有限公司 陈义红 张发伟

2005-3-10

通过激光焊接技术在汽车加工中的应用技术分析和实例介绍，从技术、经济和实用等方面说明了激光焊接在汽车工业中的重要意义。

0、前 言

世界上第一个激光器的成功演示在40 多年前，在今天，激光科学技术蓬勃发展，其作用远远超出了其发明初期人们原有的预想，激光技术的应用目前遍及科技、经济、军事和社会的许多领域。汽车工业是激光加工重要的应用领域，占激光加工15%的份额，激光焊接、激光切割、激光标记、激光打孔都有着广泛的应用。

1、激光焊接的技术可行性

激光(受激辐射光)最基本的特点就是：单色性、方向性、相关性，这些独特性质加上由此而来的超高亮度，超短脉冲等性质使它已经紧紧的和现代工业结合在一起，这些特质非常适合焊接加工。激光器一般按产生激光的工作物质不同来分类，主要有半导体(GaAs,InP 等)激光器、固体(Nd:YAG 等)激光器、气体 (CO2、He-Ne 等)激光器、液体(可调谐染料等)激光器、化学激光器、自由电子激光器等。其中气体激光器以气体或金属蒸汽为发光粒子，它是目前种类最多，激励方式最多样化，激光波长分布区域最宽，容易实现大功率连续输出，应用最广泛的一类激光器。固体激光器是将产生激光的粒子掺于固体基质，其浓度比气体大，因而可以获得比较大的激光能量输出，具有能量大，峰值功率高，机构紧凑，牢固耐用等特点。在激光焊接中主要就采用这两种受激物质的激光器。

激光焊接技术在制造领域的应用稳步增长，由脉冲到连续，由小功率到大功率，由薄板到厚件，由简单单缝到复杂形状，激光焊接在不断的演化过程中已经逐步成为一种成熟的现代加工工艺技术。激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接，在连续焊接中又可分为热传导焊接和深穿透焊接。随着激光输出功率的提高，特别是高功率CO2 激光器的出现，激光深穿透技术在国内外都得到了迅速发展，最大的焊接深宽比已经达到了12:1，激光焊接材料也由一般低碳钢发展到了今天的焊接镀锌板、铝板、钛板、铜板和陶瓷材料，激光焊接速度也达到了每分钟几十米，激光焊接技术日益成熟，并大量应用到生产线上，在汽车生产线上如齿轮焊接，汽车底板及结构件(包括车门车身)的高速拼焊并已取得了巨大的经济和社会效益。

汽车车身激光焊接技术的应用分析

摘要：近年来，激光焊接技术在汽车车身焊接上得到了广泛的应用，其高密度、无接触焊接等一系列优势，有效保障了焊接效果。本文从汽车车身激光焊接技术优势入手，对常见汽车车身激光焊接工艺及汽车车身激光焊接技术应用趋势进行简要地探析。

关键词：汽车车身焊接；激光焊接技术；焊接技术；激光焊接

引言：随着我国汽车制造业的快速发展，我国汽车市场逐步完善，汽车普及率不断提升，人们对于汽车的关注点也从单一的性能向美观性、艺术性等角度发展，汽车焊接技术的好坏不仅会影响到汽车的质量，而且会对汽车的观赏性等都产生影响。因此了解汽车车身激光焊接技术，对于促进汽车焊接技术的发展与改进至关重要。

一、汽车车身激光焊接技术优势

激光焊接技术作为熔融焊接的一种，其主要能源为激光束，是一种较为先进的焊接技术。当前在汽车车身焊接上已经得到了一定的应用。相较于传统的焊接技术，激光焊接技术具有着一系列应用优势。现从控制性强以及精准度高两方面，对汽车车身激光焊接技术的应用优势做出分析：

（一）控制性强

汽车车身激光焊接具有着控制性强的特点，通过有效的控制，大幅度的提升了焊接工艺的精准度。在传统的焊接技术中，由于焊接用具接入热量难以控制，经常会由于温度过高，引发焊接面变形。并且由于控制精准度不足，还存在焊接点形态不均匀等情况，影响汽车的美观性。而在操作不当时，焊接用具有可能出现受损问题。但是激光焊接技术能够有效控制接入热量，以能够满足焊接需求的最小热量作业，通过对热量的精准控制，既保障了焊接效果，又而避免了由于温度够高导致焊接面变形等情况的发生。 （二）精准度高

与传统的焊接方式相比，激光焊接能够实现精准聚焦，利用激光束聚焦区域小等特点，能够焊接较为细小的部件。在焊接的过程中，激光聚焦点准确，能够避免焊接对周围区域产生影响。并且激光焊接不属于接触式焊接，能够在在智能控制下实现精准操作。在封闭空间内也能够开展作业。激光焊接能够结合不同的材质，调整焊接的方法，从而满足汽车异质材质焊接的焊接需求，保障焊接效果[1]。

．Ａ　Ｔ＆Ｍ论坛　

汽车制造中焊接技术现状及发展趋势　概述了国内外汽车制造中主要焊接技术——电阻焊、弧焊、摩擦焊、激光　焊、钎焊、焊接机器人等的应用情况及未来发展趋势。　

焊接是现代机械制造业中一种　必要的工艺方法．在汽车制造中得　到广泛的应用。汽车的发动机、变　速器、车桥、车架、车身、车厢六　大总成都离不开焊接技术的应用。　在汽车零部件的制造中。点焊，凸　焊　缝焊、滚点（凸）焊、焊条电　弧焊、ＣＯ，气体保护焊、氩弧焊、　气焊、钎焊、摩擦焊、电子束焊和　激光焊等各种焊接方法中．由于点　焊，气体保护焊、钎焊具有生产量　大　自动化程度高、高速、低耗、　焊接变形小．易操作的特点．所以　特别适合汽车车身薄板覆盖零部件　的焊接．因此在汽车生产中应用最　多。在投资费用中点焊约占７５％．　其他焊接方法只占２５％。　汽车工业所用焊接方法及零　部件的应用情况　１．电阻焊　（１）点焊：主要用于车身总　成．地板、车门、侧围、后围、前桥　和小零部件等的焊接。　（２）多点焊：用于车身底板、　载货车车厢、车门、发动机罩盖和　行李箱盖等的焊接。　（３）凸焊及滚凸焊：用于车身　零部件、减振器阀杆、制动蹄、螺　钉、螺帽和小支架等的焊接。　（４）缝焊：用于车身顶盖雨檐、　■东风汽车有限公司工艺研究所彭振国　■东风汽车有限公司制造规划总部刘昌雄　减振器封头、燃油箱、消声器和机　油盘等的焊接。　（５）对焊：用于钢圈、进排气阀　杆、刀具等的焊接。　２．电弧焊　（１）ＣＯ２保护焊：用于车厢、后　桥、车架、减振器阀杆　横梁、后　桥壳管、传动轴、液压缸和千斤顶　等的焊接。　（２）氩弧焊：用于机油盘、铝合　金零部件的焊接和补焊。　（３）焊条电弧焊：用于厚板零部　件，如支架、备胎架、车架等的焊　接。　（４）埋弧焊：用于半桥套管、法　兰、天然气汽车的压力容器等的焊　接。　３．特种焊　（１）摩擦焊：用于汽车阀杆、后　桥、半轴、转向杆和随车工具等的焊　接。　（２）电子束焊：用于齿轮、后　桥等的焊接。　（３）激光焊割：用于车身底　板、齿轮、零件下料及修边等的焊　接。　４．氧乙炔焊　用于车身总成的补焊。　５．钎焊　用于散热器、铜与钢件、硬质　合金的焊接。　电阻点（凸）焊工艺技术现　状及发展趋势　１．电阻点（凸）焊技术现状　目前．汽车制造厂商所采用的　阻焊设备的次级输出主要是工频交　流和直流两种．其额定功率一般在　６３　ｋＶＡ以上．最高的达４００　ｋＶＡ或　更高．电能消耗较大。阻焊控制器　大部分为天津陆华科技开发公司生　产的ＷＤＫ或ＨＷ系列控制器和少量　的ＫＤ７和ＫＤ９型控制器。ＫＤ７型控　制器．其控制精度较差；ＷＤＫ或　ＨＷ系列控制器对电流的控制精度较　高．约为±３％．同时具备了多脉冲　焊接功能．基本能满足低碳钢或镀　锌板的焊接。　在点焊过程中．影响焊点质量的　因素有焊接时间、焊接电流、焊接压　力、电极的端面形状、穿过电极的铁　磁性物质、分流等。特别在阻焊设备　较多的焊接车间．同时工作的焊机相　互感应．对电网产生影响．严重时影　响控制器的触发．导致焊接质量的稳　定性和一致性较差。　在汽车制造中．焊接质量的优　劣是制造商和用户共同关注的焦　点．焊接质量主要依靠焊接设备来　保证。对车身点焊而言．主要由控　制器保证设定焊接参数在一定的波　动范围内．从而获得稳定的焊点质　２００７年第２期　Ｉ　汽车７－艺与材料ＡＴ８ｃＭ　ｌ