激光焊接技术在汽车制造中的应用

1、激光自熔焊接

激光自熔焊接是指需要焊接的两个部分或是多个部分，自身熔化、冷却进而凝聚成一个整体，达到焊接的目的。该焊接的方式在使用的过程中不需要添加焊剂，整个过程依靠的是工件自身的物理性质，达到熔接在一起的目的。当激光功率密度达到一定值的时候，工件表面的温度在较短的时间内迅速上升并达到其沸点，使得金属 汽化，并形成一个细长的孔洞。当金属蒸汽反冲压力与液态金属表面张力、重力等达到一个平衡值后，细长的孔洞不再继续加深，最终形成一个性质稳定、深度稳定的孔洞，当小孔闭合后，焊缝就此形成，激光深熔焊接完成。

在汽车制造的过程中，激光自熔焊接主要应用于车身组焊、拼焊以及零部件焊接等方面。早些年，很多汽车的顶盖和侧围连接处都使用激光自熔焊接，而现阶段，已经很少有汽车在此方面使用激光自熔焊接了，使用钎焊的较多。大众旗下有很多车型在侧围焊接的时候会使用到激光自熔焊接方式，如途观、速腾、迈腾等。车门焊接中依然有部分车型在使用激光自熔焊接方式，如高尔夫、迈腾、标致、雪铁龙等。此外，使用激光拼焊方式来进行车身的制造能够在很大程度上降低零件、模具等的成本，有效提升汽车产品本身的试制竞争力。按照焊缝的类型进行分类，可以分为单条直线焊缝、复数直线焊缝、非直线焊缝等多个类型，其中单条焊接缝类型的生产工艺较为简单，所以该类型的应用范围较为广泛。

2、激光填丝焊接

激光填丝焊接主要是指在焊缝中填充特定的焊接材料，然后用激光束对其进行熔化进而形成焊接接头。该方法与其他的非填丝焊接方式相比 较具有非常明显的优势，如：能够有效提升焊缝的质量并扩大激光焊接的适用范围，同时对精度的提升有着重要的作用；能够利用较小的功率来对厚板进行焊接，且成型效果较好，变形较小， 减少了焊接过程中产生的缺陷问题；能够通过改变填丝的成分来控制焊接缝区域范围内的组织性能等。

在实际使用的过程中，该技术不仅仅需要焊丝，同时也需要熔化母材，并能够在母材上形成小孔效应以及较深的熔池，焊丝本身的成分与母材本身的金属成分充分混合到一起，形成了新的混合熔池。新的混合熔池元素比例、质量等与焊丝、母材等有着较大的区别，所以，使用该技术的时候可以以实际需求、母材本身的性能缺陷等为基础，选择成分合适的焊丝作为填充材料，添加到焊接过程中，有效改善和提升焊缝的抗裂性、耐腐蚀性、耐磨性等。此外，激光填丝焊能够实现多道堆叠焊接，能够实现两层焊道之间的有机熔合，因此，该技术具备焊接大厚度接头的能力。

3、激光电弧复合焊接

激光电弧复合焊接方式主要是指将激光热源与电弧复合起来，共同作用在同一个熔池上达到焊接的目的。该方式结合了激光、电 弧的优势，适应性较强，变形较小，焊接的速度较快。激光电弧复合焊接技术中所涉及到的电弧类型主要有TIG电弧、等离子弧、GMA电弧等，其中GMA电弧是较为常见且应用最为广泛的类型。

在实际情况中，电弧电压会直接影响到焊接过程的稳定性、焊缝熔宽大小等，当电弧电压过大的时候容易导致焊接过程不稳定，特别是在角接焊缝处较容易导致弧偏吹的情况产生。而当电弧电压过小的时候，很可能会导致短路的情况发生，进而导致焊接过程中飞溅明显增加。因此， 为了能够保证焊接的质量和效果，在考虑增大焊 接电流的过程中也要适当提升焊接的电压，根据焊接方法、相关经验公式都能够来对电压值以及电流值进行合理估算。为了保证电压以及电流能够处在最佳的配合状态，可以通过调节送丝的速度来自动匹配相应的电压值和电流值。在现有的车型中，很多车型都会使用到激光电弧复合焊接技术，如：奥迪A8车型的侧顶梁上有各种规格和形式的接头，这些接头就是采用激光电弧复合焊接工艺来完成焊接的。

4、激光远程焊接

激光远程焊接技术主要是借助高速扫描振镜头来进行长距离的加工，将不同功率密度的激光束通过反射来聚焦在零件表面，对其进行有效焊接。激光远程焊接技术具有非常多的优势，其主要表现在：定位精度非常高，且能够在较短的时间内进行快速焊接，焊接的效率较高；在焊接的过程中不会与相关夹具、光学镜片等产生反应而导致污染的情况出现；能够根据实际结构强度需求来进行焊接，从而形成需要的焊缝形状；总生产效率较高，能够适应大量汽车零部件的焊接需求。在现阶段，该技术主要应用于汽车的车门、侧围等方面，如奔驰的天窗、福特的侧围等。

虽然激光远程焊接技术的优点较多，但与此同时，该技术也存在着一定的不足。在使用该技术的过程中，其对材料、装备精度等方面的要求是非常高的，特别是在焊缝处的贴合精度方面有着较高的要求。当工件的厚度较大的时候，焊缝的深度也会增大，相应的，在焊缝处的剪切强度就会变得很低。

5、激光钎焊

激光钎焊技术主要是以激光束为热源，将激光束聚焦后照射在焊丝表面上，将焊丝熔化后填充到需要焊接的工件之间，通过钎焊层来实现有效的焊接。该方法与熔焊方式有着一定的区别， 在焊接的过程中钎焊方法中的母材是不熔化的， 使用的钎料的熔点要低于母材，所以当零件与钎料被加热到熔化的时候，可以用液态的钎料与母材相互溶解和扩散，并在母材间隙中进行浸润， 通过毛细流动来进行填缝，让零件之间实现有效的连接。激光钎焊技术有着自身的优缺点。其优点表现在：焊缝成型较为美观，且具有良好的密封性，焊缝本身的强度较高。其缺点表现在：钎料本身的力学性能会对接头处的质量产生直接影响，接头处的强度和耐热性很容易达不到标准， 同时，焊接过程的要求较为严格。钎焊工艺通常应用于行李箱盖、顶盖侧围连接处等，如：奥迪 A3、海马、奇瑞的行李箱盖。

需要注意的是，在使用钎焊的过程中有很多工艺参数都会对焊接的过程和质量产生影响，包括光斑直径、激光功率、焊接速度、送丝速度等，要根据实际情况来选择合适的参数进行施工。同时要对钎焊丝校准、钎焊丝温度、间隙尺寸、出光控制、焊接速度与送丝速度匹配等方面加以控制。

来源：激光行业观察