前 言
    世界上第一個(ge) 激光器的成功演示在 40 多年前，在今天，激光科學技術蓬勃發展，其作用遠遠超出了其發明初期人們(men) 原有的預想，激光技術的應用目前遍及科技、經濟、軍(jun) 事和社會(hui) 的許多領域。汽車工業(ye) 是激光加工重要的應用領域，占激光加工15%的份額，激光焊接、激光切割、激光標記、激光打孔都有著廣泛的應用。

激光焊接的技術可行性

   激光(受激輻射光)最基本的特點就是：單色性、方向性、相關(guan) 性，這些獨特性質加上由此而來的超高亮度，超短脈衝(chong) 等性質使它已經緊緊的和現代工業(ye) 結合在一起，這些特質非常適合焊接加工。激光器一般按產(chan) 生激光的工作物質不同來分類，主要有半導體(ti) (GaAs,InP 等)激光器、固體(ti) (Nd:YAG 等)激光器、氣體(ti) (CO2、He-Ne 等)激光器、液體(ti) (可調諧染料等)激光器、化學激光器、自由電子激光器等。其中氣體(ti) 激光器以氣體(ti) 或金屬蒸汽為(wei) 發光粒子，它是目前種類最多，激勵方式最多樣化，激光波長分布區域最寬，容易實現大功率連續輸出，應用最廣泛的一類激光器。固體(ti) 激光器是將產(chan) 生激光的粒子摻於(yu) 固體(ti) 基質，其濃度比氣體(ti) 大，因而可以獲得比較大的激光能量輸出，具有能量大，峰值功率高，機構緊湊，牢固耐用等特點。在激光焊接中主要就采用這兩(liang) 種受激物質的激光器。
    激光焊接技術在製造領域的應用穩步增長，由脈衝(chong) 到連續，由小功率到大功率，由薄板到厚件，由簡單單縫到複雜形狀，激光焊接在不斷的演化過程中已經逐步成為(wei) 一種成熟的現代加工工藝技術。激光焊接分為(wei) 脈衝(chong) 激光焊接和連續激光焊接，在連續焊接中又可分為(wei) 熱傳(chuan) 導焊接和深穿透焊接。隨著激光輸出功率的提高，特別是高功率CO2 激光器的出現，激光深穿透技術在國內(nei) 外都得到了迅速發展，最大的焊接深寬比已經達到了12：1，激光焊接材料也由一般低碳鋼發展到了今天的焊接鍍鋅板、鋁板、鈦板、銅板和陶瓷材料，激光焊接速度也達到了每分鍾幾十米，激光焊接技術日益成熟，並大量應用到生產(chan) 線上，在汽車生產(chan) 線上如齒輪焊接，汽車底板及結構件(包括車門車身)的高速拚焊並已取得了巨大的經濟和社會(hui) 效益。
    據有關(guan) 資料統計，在歐美發達工業(ye) 國家中，有 50%-70%的汽車零部件是用激光加工來完成的。其中主要以激光焊接為(wei) 主和切割為(wei) 主，激光焊接在汽車工業(ye) 中已成為(wei) 標準工藝。激光用於(yu) 車身麵板的焊接可將不同厚度和具有不同表麵塗鍍層的金屬板焊在一起，然後再進行衝(chong) 壓，這樣製成的麵板結構能達到最合理的金屬組合。激光焊接的速度約為(wei) 4.5m/min，而且很少變形，省去了二次加工。激光焊接加速了用衝(chong) 壓零件代替鍛造零件的進程。采用激光焊接，可以減少搭接寬度和一些加強部件，還可以壓縮車身結構件本身的體(ti) 積。僅(jin) 此一項車身的重量可減少56kg。激光焊接用於(yu) 車頂外殼與(yu) 框架焊接，傳(chuan) 動轉換器蓋板的焊接，由CNC 控製，其循環時間約為(wei) 16 秒，實際焊接時間僅(jin) 為(wei) 3 秒，一天可連續運行24 小時。用於(yu) 焊接小轎車的變速箱總成和底盤，激光束的焊接速度快，易於(yu) 自動化控製並且易於(yu) 歸並到一個(ge) 靈活的製造係統中，激光束改進了廠家的產(chan) 品設計投產(chan) 周期，降低了成品的廢品率。
 

激光焊接在汽車行業(ye) 中的應用
    采用激光焊接可以給汽車製造業(ye) 帶來巨大的經濟效益，如車身裝配中的大量點焊，把兩(liang) 個(ge) 焊頭夾在工件邊緣上進行焊接，凸緣寬度需要16mm，而激光焊接是單邊焊接，隻需要5mm，把點焊該為(wei) 激光焊，每輛車就可以節省鋼材40kg。用傳(chuan) 統點焊焊接兩(liang) 片0.8mm 的鋼板衝(chong) 壓件，平均是20 點/min，焊距是25mm，即速度為(wei) 0.5m/min，用激光焊速度可以達到5m/min 以上。采用激光焊接技術，不僅(jin) 降低成本，還大大提高了生產(chan) 效率。目前，一套千瓦級的激光加工機器人係統隻要幾十萬(wan) 美元，新型激光器的安全性和可靠性也得到了保證，其故障停機率僅(jin) 2%，防護措施也極為(wei) 可靠。激光焊接時需要工件接觸麵緊密吻合，這在工藝上是不容易實現的，但目前先進的夾持方法和適合激光焊接的凸緣設計使這一問題得到了解決(jue) ，激光焊接技術的逐漸成熟使得各大汽車廠商無一例外的將激光焊接應用到了汽車生產(chan) 線上。
    美國是最早將高功率激光器引入汽車工業(ye) 的，在美國汽車工業(ye) 中心底特律地區有 40 餘(yu) 家激光加工站，用於(yu) 汽車金屬件的切割和齒輪的焊接，使汽車的改型從(cong) 5 年縮短到2 年。美國通用汽車公司已經采用22 條激光加工生產(chan) 線，美國福特汽車公司采用Nd:YAG 激光器結合工業(ye) 機器人焊接轎車車體(ti) ，極大地降低了製造成本，2000 年美國三大汽車公司已經有50%的電阻點焊生產(chan) 線被激光焊生產(chan) 線所取代。在日本，激光焊接在生產(chan) 線上成功的應用為(wei) 世界所矚目，如在汽車車體(ti) 製造中采用將薄鋼板實施激光焊接後衝(chong) 壓成型的新方法，現在已為(wei) 世界上大多數汽車廠家所仿效。世界上很多著名汽車公司都建有專(zhuan) 門的激光焊接專(zhuan) 用生產(chan) 線：Thyssen 鋼鐵公司的轎車底板拚焊生產(chan) 線，大眾(zhong) 汽車廠的齒輪激光加工生產(chan) 線，奔馳汽車廠的18 個(ge) 廠房裏有8 個(ge) 廠房安裝了激光加工設備。
    激光焊接在汽車工業(ye) 中最主要就是應用在汽車車身的焊接和拚接坯板焊接上。為(wei) 滿足市場和客戶的需求，改善車身和製造工藝是十分必要的，而汽車的車身價(jia) 值約占汽車總價(jia) 值的1/5，采用激光焊接工藝使車身的抗衝(chong) 擊性和抗疲勞性都可以得到顯著改善，提高汽車的品質。激光焊接由於(yu) 采用計算機控製，所以具有較強的靈活性和機動性，可以對形狀特殊的門板、擋板、齒輪、儀(yi) 表板等零部件的焊接，也可以完成車頂和側(ce) 圍，發動機架和散熱器架等部件的裝配，如果加上光纖傳(chuan) 輸係統和機械手，就可以實現自動化的汽車裝配生產(chan) 線。使用3KW 左右的光纖傳(chuan) 輸的ND:YAG 連續激光器，配合點焊係統，和生產(chan) 線上的夾具相配合，就可以達到自動化焊接的目的，通用、奔馳等都采用了這一係統應用在最新的車型的生產(chan) 線上，激光焊接係統幾乎可以達到完美加工的要求，在效率、經濟、安全、強度、抗腐蝕性上都有優(you) 秀表現。
    一輛汽車的車身和底盤由 300 種以上的零件組成，采用激光焊接幾乎可以把所有不分厚度、牌號、種類、等級的材料焊接在一起，製成各種形狀的零件，大大提高汽車設計的靈活性。拚接坯板就是在充分分析車身結構的基礎上優(you) 化部件設計，使之可以由少數的幾種典型坯板焊接而成，這樣大大降低了模具數量，增加了材料利用率，而且可以在強度要求不同的部位采用不同厚度的坯板，可以一次衝(chong) 壓成型，減輕了重量，提高了精度，還使得抗腐蝕性和安全性能都有大幅度提高，車身結構也大大簡化。豐(feng) 田公司的側(ce) 圍生產(chan) 線采用了拚接坯板焊接技術，使得模具的數量降到四具，材料利用率達到65%，加上其它的部件，使得每輛車的成本下降30多美圓，大大增加汽車生產(chan) 商的效益。
 

激光焊接技術前景
    激光焊接技術對傳(chuan) 統的汽車焊接工藝帶來了衝(chong) 擊性的影響，各大汽車公司對此都抱有十分積極的態度，采用新技術就意味著更強的競爭(zheng) 力，特別是競爭(zheng) 殘酷的汽車工業(ye) 。激光焊接技術在焊接鋁材，用焊接件代替鑄件以及全車身構架結構焊接的應用前途最大，激光器生產(chan) 廠家應該抓住商機，在激光器的可移動性、體(ti) 積等方麵下功夫，用光纖傳(chuan) 輸激光，使激光器更適合汽車生產(chan) 線的需要。國內(nei) 一些激光產(chan) 品生產(chan) 廠家已經逐漸意識到這一點，比如湖北光通光電係統有限公司生產(chan) 的脈衝(chong) Nd:YAG 激光焊接機利用光纖耦合聚焦，使用方便，激光頭可以遠離焊接區，激光器性能穩定可靠，壽命長，也可以使用傳(chuan) 統的光學傳(chuan) 統係統，激光器既可以激光焊接，也可以激光切割和打孔，一機多用途，特別適用於(yu) 激光加工車間和自動化生產(chan) 線。#p#分頁標題#e#
    21 世紀汽車工業(ye) 正在步入能按照用戶要求進行柔性模塊式生產(chan) 的方式，傳(chuan) 統加工工藝不能滿足新生產(chan) 方式的需要，這給激光焊接技術的大規模應用提供了一個(ge) 機遇，激光焊接技術及其他激光加工技術在汽車領域中一定會(hui) 有更大的發展，成為(wei) 汽車工業(ye) 中重要的加工方法。