光焊與(yu) 電弧焊是兩(liang) 種不同的焊接工藝，很早就在生產(chan) 中得到了廣泛應用。Fronius公司開發的laserHybrid激光複合焊技術是將這兩(liang) 種焊接技術有機的結合起來，從(cong) 而獲得了優(you) 良的綜合性能，在改善轎車焊接質量和生產(chan) 工藝性的同時，提高了效率/成本比。另外laserHybrid工藝還具有更好的間隙容忍性、高的焊接速度以及非常好的機械/技術性能，因而對汽車工業(ye) 來說具有極大吸引力和經濟效益。

　　激光-MIG複合焊工藝

　　激光焊不僅(jin) 需要很好的激光源，而且需要質量很高的激光束，以確保能夠獲得期望的熔深。高質量的激光束可以實現更小的焦點或更大的焦距。當前一般采用功率為(wei) 4kW的釹YAG激光器，激光通過直徑為(wei) 600微米的光纖實現傳(chuan) 輸到工件上。釹YAG激光器焊接金屬時的激光束強度可達106W/cm2，當激光到達材料的表麵時，該點的溫度迅速升高到揮發溫度，並形成揮發孔，焊縫最明顯的特征是具有很高的深寬比。激光焊的熱影響區非常窄，焊縫的深寬比很高，具有高的焊接速度，但由於(yu) 焦點直徑很小，所以焊縫橋聯能力很差。

　　而電弧焊則是通過弧柱傳(chuan) 輸能量，MIG電弧燃燒的能量密度稍高於(yu) 104W/cm2。電弧焊的特點在於(yu) 電源成本低，焊縫橋聯性好，易於(yu) 通過填充金屬改善焊縫結構。但電弧焊的能量密度比較低，加熱麵積較大，焊接速度相對較低。

　　laserHybrid激光複合焊技術並不是將激光和MIG電弧焊兩(liang) 種焊接方法依次作用，而是兩(liang) 種焊接方法同時作用於(yu) 焊接區。除了電弧向焊接區輸入能量外，激光也向焊縫金屬輸入熱量。

　　開始焊接時需解決(jue) 表麵反射問題，尤其是鋁合金，這時需采用特殊的開始程序。當工件表麵達到揮發溫度時，就形成了揮發孔，這樣幾乎所有的能量都可以傳(chuan) 到工件上。焊接所需要的能量由隨溫度變化的表麵吸收率和工件傳(chuan) 導損失的能量來決(jue) 定。在激光-MIG焊時，揮發不僅(jin) 發生在工件的表麵，同時也發生在填充焊絲(si) 上，使得更多的金屬揮發，從(cong) 而使激光的能量傳(chuan) 輸更加容易。

　　激光和電弧在不同程度和形式上影響複合焊的性能，激光複合焊提高了熔深和焊接速度。焊接過程中金屬蒸汽會(hui) 揮發，並且反作用於(yu) 等離子區。等離子區對激光有輕微吸收，但可以忽略不計。整個(ge) 焊接過程的特性取決(jue) 於(yu) 選擇的激光和電弧輸入能量的比例。

　　一體(ti) 化LaserHybrid的優(you) 點

　　焊接效果

　　激光-MIG焊采用激光束和電弧共同工作，焊接速度高，焊接過程穩定，熱效率高以及允許更大的焊接裝配間隙。激光-MIG複合焊的熔池比MIG 焊的要小，熱輸入低，熱影響區小，工件變形小，大大減少了焊後糾正焊接變形的工作。激光-MIG複合焊接，會(hui) 產(chan) 生兩(liang) 個(ge) 獨立的熔池，而後麵的電弧輸入的熱量同時起到了焊後回火處理的作用(尤其是在焊接鋼時)。

　　經濟性

　　激光束焊的特點在於(yu) 熔深大，焊接速度高，熱輸入低，焊縫窄，但焊更厚的材料需要更大激光電源。複合焊比激光焊更加經濟。激光-MIG複合焊的焊縫是由激光和MIG焊共同形成的，降低了所需激光束的能量，從(cong) 而大大降低了激光器的功率。因為(wei) 激光器的效率僅(jin) 為(wei) 3%，因而作用在工件上的激光束能量每降低 1kW,則在激光器上降低的能耗就接近35kVA。在歐洲，每增加1kW的激光功率大約需要10萬(wan) 歐元，如果能用3kW的激光器代替#p#分頁標題#e#4kW的激光器，投資就可以節省10萬(wan) 歐元。當然，還要考慮到增加MIG焊電源和激光焊頭所需的費用4萬(wan) 歐元。

　　由於(yu) 激光-MIG焊的焊接速度非常高，因此可以降低生產(chan) 時間和生產(chan) 成本。激光-MIG複合焊可焊接1～4mm的鋁、鋼和不鏽鋼。鋼和不鏽鋼的熔透焊接最大厚度隻能達到5mm。對於(yu) 鍍鋅板，可使用其方法之一：激光熱絲(si) 釺焊。

　　LaserHybrid在大眾(zhong) 汽車上的應用

　　對汽車來說，要求車身結構具有高的強度，車門能滿足高速行駛要求。大眾(zhong) 汽車公司要求焊接結構件盡量采用激光焊。因此，激光-MIG複合焊是一項完美加工方法，大眾(zhong) 的概念車Phaeton D1所有車門都采用激光-MIG複合焊。車門可使用低密度複合鋁板、鑄件和冷軋材料，代替厚而重的鋁鑄件，對裝配間隙要求低，在保證了高堅固性能同時還滿足了重量輕的要求，並且在汽車開動時保持噪音最低。

　　在汽車中有許多像鋁板與(yu) 鋁鑄件這樣的搭接接頭，由於(yu) 采用的AA6XXX母材具有熱裂的傾(qing) 向，因而都要求采用激光焊，而單純使用激光+冷絲(si) 焊工藝，焊絲(si) 的熔化就會(hui) 消耗了大部份的激光能量。采用激光-MIG複合焊，激光提高了焊接速度(焊速4.2 m/min)，MIG焊增大焊縫的熔池，因而與(yu) 單用激光焊相比能滿足更大焊接間隙。

　　激光焊時，焊縫表麵會(hui) 產(chan) 生凹陷，而且熔深很小，焊道窄，抗拉強度低。激光-MIG複合焊時，更多的材料熔入熔池，無表麵凹陷產(chan) 生，節省了熔化焊絲(si) 所需的激光能量，這部分能量被用於(yu) 增加母材的熔深和焊道的寬度,而這恰恰是好的機械性能所必需的。

　　假如用激光焊(填絲(si) )焊接工件，這需要夾緊工裝以保證所需的裝配間隙，而增加工裝就存在焊接可達性問題，因此需要更小尺寸的焊頭。而用LaserHybrid典型的焊接規範是：2.8m/min焊接速度，4000W的激光源，填絲(si) 速度6.6m/min。

　　激光-MIG複合焊也可焊接其它類型的接頭，尤其是角接接頭、搭接接頭、對接接頭。

　　Fronius複合焊頭幾何尺寸小，確保能夠有很好的焊接可達性，尤其是在焊接車身時。此外，焊頭具有良好的可拆卸性，便於(yu) 安裝到機器人上，以及在焊接過程中焦距和焊炬具有可調功能，調整精度為(wei) 0.1mm。焊接過程中的飛濺會(hui) 汙染激光頭的防護玻璃，為(wei) 了保護激光係統，在方形玻璃片的兩(liang) 邊都噴塗了一層防反射材料。

　　隨著玻璃片的汙染程度的增加，會(hui) 導致作用在工件上的激光能量逐漸減少，甚至可能降低90%，導致防護玻璃片的失效，大部分激光被玻璃片本身所吸收，並且產(chan) 生熱應力。焊頭裝有水冷的噴嘴和槍頭,負載率為(wei) 250A 100%。

　　這種焊頭可實現四種焊接方法：1)激光-MIG複合焊；2)激光焊(不填絲(si) )；3)MIG/MAG焊；4)#p#分頁標題#e#激光熱絲(si) 釺焊(尤其適合鍍鋅板)。因此，在一個(ge) 車門上，laserHybrid係統可全部完成所有焊縫的焊接,即可實現MIG焊、激光焊、激光-MIG複合焊,而無需更換設備。這裏順便提一下熱絲(si) 激光釺焊，它也是采用MIG焊電源預熱填充焊絲(si) (不是熔化焊絲(si) )，同激光-MIG複合焊的區別隻是增加了一套軟件。

　　結論

　　激光-MIG複合焊技術為(wei) 汽車工業(ye) 提供了一種全新的焊接技術，尤其是對於(yu) 激光束焊無法實現或在經濟上不可行的裝配間隙較寬的焊接。它具有寬廣的應用範圍和高效的特性，同時減少投資成本、縮短了生產(chan) 時間、節約了生產(chan) 成本和提高生產(chan) 率，具有更強的競爭(zheng) 力。

　　激光-MIG複合焊也提供了一種全新的焊鋁工藝。當然這也得益於(yu) 高效率的YAG激光器問世，保證了焊接過程的穩定，從(cong) 而使此技術在實踐中得以應用。Fronius公司對複合焊技術已經進行了大量的基礎研究。大量的研究表明，將兩(liang) 種不同的焊接方法融合在一起是可行的，而且可以獲得更為(wei) 良好的綜合性能，複合焊同時也提高了對各種材料和結構的可焊性、焊接性能以及焊接的可靠性。這在大眾(zhong) 汽車公司鋁合金車(Phaeton D1，AUDI A8)的焊接中得到了應用驗證。另外可通過調整不同的焊接參數，獲得滿足不同焊接需要。如可影響焊縫的形狀和結構組成，通過增加填充金屬可以提高焊縫的橋聯性，增加焊縫的寬度，減少了焊前的準備工作。此外，激光-MIG複合焊大幅提高了焊接效率，並在投資成本上比激光焊要低，焊接可達性更高，焊接接頭適用性更廣。激光複合焊還可應用在軌道機車車輛、容器、輪軸等方麵。