激光焊接技术新应用

（）汽车车身由不同的金属构件及覆盖件组成，例如车身框架是由上边梁、下边梁、纵梁、横梁、立柱等金属构件所构成；车身蒙皮是由顶盖、翼子板、隔板等覆盖件所组成。汽车制造企业将这些零部件焊接在一起，就构成了一个完整的车身。

焊接的方式有多种，目前一般汽车的车身焊接都是用点焊、缝焊、电弧焊等方式。点焊是通过施加在点焊电极汇的电流将零件的接触表面熔化，然后在压力作用下将零件的接触表面熔结在一起，主要用于车身构件及车架的焊接。缝焊是用滚轮电极传递焊接电流与压力，通过滚轮与零件表面相对移动进行连续的焊接，主要进行密封性焊接，例如油箱及车顶盖。电弧焊是将零件表面局部施以高温来熔化和连接零件，不需要施压的一种焊接方式，例如CO2焊，主要用车于身蒙皮的焊接。

激光焊接是本世纪汽车工业上应用的新技术。它采用偏光镜反射激光产生的光束，使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，例如激光束在聚焦点上的直径为0. 3-0. 5毫米，可得到超过106-108瓦/平方厘米的光强，如果焦点接近工件，工件表面会产生极高温度，在几毫秒内熔化，达到熔化结合的物理变化，也就是起到了点焊的作用，但是焊接的牢固性超过普通的点焊。有人比喻，点焊是将两块钢块结合在一起，但钢板之间有缝隙，受到一定外力的冲击下，钢板之间会同焊点的强度不够而断裂，而激光焊接是将两块钢板的分子熔合在一起，也就是说将两块钢块“合二为一”，焊接后的两块钢板强度相当于一块钢板。

激光焊接设备的关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:YAG激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG激光器波长为1.06μm，优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统，通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车工业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生平均为10.6μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，激光功率在2-5千瓦之间，目前已有2 0千瓦在实验运用。

激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深度/宽度比高，例如焊缝宽1毫米，深为5毫米，因此焊接极为牢固，表面焊缝宽度很小，连接间隙实际为零，焊接质量比传统方法高。所以在一些用激光焊接的汽车顶壳是不用装饰条遮蔽焊接线的，例如上海大众的帕萨特和Polo。在汽车制造中，激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧面车身的焊接，传统焊接方法的电阻点焊已经逐渐被激光焊接所取替。用激光焊接技术，既提高了工件表面的美观，又降低了板材使用量，由于零件焊接部位几乎没有变形，不需要焊后热处理，还提高了车身的刚度。