激光焊接因具有高能量密度、深穿透、高精度、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而受到航空航天、機(jī)械、電子、汽車(chē)、造船和核能工程等領(lǐng)域的普遍重視。尤其在汽車(chē)生產(chǎn)中，無(wú)論是車(chē)身組裝還是汽車(chē)零部件的生產(chǎn)，激光焊接都得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，歐美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家50% ～70%的汽車(chē)零部件都是用激光加工完成的，其中主要以激光焊接和切割為主，激光焊接在汽車(chē)生產(chǎn)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝。

激光焊接應(yīng)用技術(shù)

1、汽車(chē)車(chē)身激光焊接技術(shù)

汽車(chē)車(chē)身是典型的薄板殼結(jié)構(gòu)，由低合金高強(qiáng)度薄鋼板經(jīng)沖壓、剪裁、整形制成覆蓋件，并經(jīng)焊接裝配而成。車(chē)身裝配中焊點(diǎn)可達(dá)幾千個(gè)，傳統(tǒng)焊裝采用的是電阻點(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，在兩塊搭接件上加壓并通電，使接觸面間形成焊點(diǎn)而將工件焊在一起。為滿(mǎn)足結(jié)合和外形要求，各焊點(diǎn)間要保持一定間隔。點(diǎn)焊時(shí)焊鉗在工件邊緣下進(jìn)行焊接，凸緣寬度需要16mm；而激光焊為單邊焊接，凸緣寬度只需5mm。把點(diǎn)焊改為激光焊，僅此一項(xiàng)每輛車(chē)就可節(jié)約鋼材40kg。

激光焊接形成的窄而深的焊縫容易使工件焊透。激光頭和待焊件之間無(wú)任何機(jī)械接觸，不存在加工機(jī)械應(yīng)力。激光焊縫的拉伸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度與母材相當(dāng)，符合承載力要求，這樣可使構(gòu)件材料減薄，車(chē)身重量減輕。同時(shí)，由于激光焊接采用計(jì)算機(jī)控制，所以具有較強(qiáng)的靈活性和機(jī)動(dòng)性，可以對(duì)形狀特殊的門(mén)板、擋板、齒輪、儀表板等進(jìn)行焊接。加上光纖傳輸系統(tǒng)和機(jī)械手，就可實(shí)現(xiàn)汽車(chē)裝配生產(chǎn)線的自動(dòng)化。

2、激光拼焊技術(shù)

激光拼焊技術(shù)是激光焊接應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)最成功、效益最明顯的一項(xiàng)技術(shù)。汽車(chē)工業(yè)最初應(yīng)用拼焊板時(shí)，主要是為了解決軋機(jī)軋出的鋼板板寬不夠的問(wèn)題，通過(guò)拼焊技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)對(duì)寬板的要求。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，拼焊板向著差厚板方向發(fā)展，即可將不同厚度的鋼板拼焊，這時(shí)才真正達(dá)到了汽車(chē)鋼板拼焊的目的。發(fā)明激光拼焊板技術(shù)的蒂森克虜伯公司于1985年在奧迪100的生產(chǎn)制造中首次應(yīng)用了這一技術(shù)。激光拼焊技術(shù)是在進(jìn)行車(chē)身制造時(shí)，根據(jù)車(chē)身不同部位的性能要求，選擇鋼材牌號(hào)、種類(lèi)、等級(jí)和厚度不同的鋼板，通過(guò)激光裁剪和拼焊，將車(chē)身某一部位如側(cè)圍、底板、車(chē)門(mén)內(nèi)門(mén)、支柱等(見(jiàn)圖1)拼焊起來(lái)再?zèng)_壓成形，目的是在保證車(chē)身強(qiáng)度的前提下，降低車(chē)身重量。這種技術(shù)具有一系列優(yōu)越性：

1

減少零件數(shù)量及大量沖壓加工的設(shè)備和工序。拼焊可以一體成形，根據(jù)不同部位對(duì)強(qiáng)度的不同要求，將不同厚度的板料焊在一起，再一次沖壓成形，同時(shí)可提高車(chē)身精度，減少大量沖壓加工的設(shè)備、工序和模具。

2

減輕構(gòu)件重量。由于采用不同鋼板拼接，對(duì)易腐蝕的部位可采用涂鍍層鋼板以提高使用壽命，對(duì)不承受載荷或載荷較小的部位可采用更薄的鋼板，而對(duì)承受載荷的部位可采用高強(qiáng)度鋼板，不再需要焊接加強(qiáng)筋，使車(chē)身結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，從而減少鋼材消耗和生產(chǎn)成本，減輕車(chē)身重量，最終降低汽車(chē)能耗。

3

提高構(gòu)件結(jié)構(gòu)質(zhì)量和可靠性。由于采用連續(xù)的焊接代替不連續(xù)的點(diǎn)焊、鉚接，車(chē)身剛度和緊固性、安全性得以很大提高。

4

為生產(chǎn)寬體車(chē)提供可能。由于軋機(jī)限制，不可能生產(chǎn)太寬的鋼板，而汽車(chē)對(duì)寬板的要求日趨緊迫。采用激光拼焊不失為一種有效而經(jīng)濟(jì)的工藝方法。激光拼焊使汽車(chē)造型更美觀、舒適。

在分析車(chē)身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇少數(shù)幾種典型的鋼板拼焊成形，可提高材料利用率，省去二次加工過(guò)程，并大大減少模具數(shù)量。日本豐田汽車(chē)公司側(cè)圍生產(chǎn)線采用拼焊板后，零件數(shù)量減少66%，模具從20副減少為4副，材料利用率由40%提高到65%。采用激光拼焊，一臺(tái)中型轎車(chē)可減重9kg且不會(huì)影響其強(qiáng)度。

目前，國(guó)外大型鋼鐵公司都在大力發(fā)展激光拼焊生產(chǎn)線。安賽樂(lè)米塔爾已擁有激光拼焊生產(chǎn)線35條，其產(chǎn)品在歐洲市場(chǎng)占有率超過(guò)50%；意大利Solblank公司已有14條激光拼焊生產(chǎn)線投入生產(chǎn)，而且還準(zhǔn)備在英國(guó)及美國(guó)建立4條激光拼焊線；蒂森克虜伯已在印度尼西亞和美國(guó)(底特律)建立了激光拼焊合資公司；英國(guó)鋼鐵建成了能向汽車(chē)制造商提供拼焊板的專(zhuān)門(mén)中心(企業(yè)) ；美國(guó)和日本也都建立了類(lèi)似的公司。目前，西歐生產(chǎn)的拼焊板占世界總產(chǎn)量的70% ，美國(guó)生產(chǎn)的占20% ，日本生產(chǎn)的占10%。