大眾(zhong) 邁騰車身激光焊縫總長度達42m，激光焊接使車身的前撞、後撞、側(ce) 撞都能做到吸收能量。高強鋼的激光焊接工藝，使車身受撞擊時的能量承載到超高強度熱成形鋼板上，使車身強度得到大幅度提高。

　　1. 概述

　　從(cong) 20世紀80年代開始，激光焊接技術開始運用於(yu) 汽車車身製造領域，主要是應用於(yu) 激光焊接車身。激光技術采用偏光鏡反射激光產(chan) 生的光束使其集中在聚焦裝置中產(chan) 生巨大能量的光束，使工件在瞬間熔化，從(cong) 而實現焊接過程。激光焊接設備使用的激光器主要有兩(liang) 大類：一類是固體(ti) 激光器，又稱Nd∶YAG激光器，主要優(you) 點是產(chan) 生的光束可以通過光纖傳(chuan) 送。汽車工業(ye) 常用輸出功率為(wei) 3～4kW的Nd∶YAG激光器;另一類是CO2激光器，分子氣體(ti) 作工作介質，可以連續工作並輸出很高的功率，標準激光功率在2～5kW之間。

　　目前，車身焊接主要有電阻點焊、MIG和MAG焊等方式。汽車製造過程中，激光技術主要用於(yu) 車身不等厚板的拚焊和車身焊接。激光焊接主要用於(yu) 車身框架結構的焊接，例如頂蓋與(yu) 側(ce) 圍的焊接，在一汽大眾(zhong) ，傳(chuan) 統的電阻點焊已經逐漸被激光焊接所代替。激光焊接運用於(yu) 汽車，可以降低車身重量並達到省油的目的;提高車身的裝配精度，使車身的剛度提升30%從(cong) 而提高了車身的安全性;降低汽車車身製造過程中的衝(chong) 壓和裝配成本，減少車身零件的數目並提高車身一體(ti) 化程度。

　　在開發激光焊接新技術方麵，激光技術在車身製造過程中的發展經曆了不等厚鋼板激光拚接技術、車身激光焊接技術和激光複合焊接技術的發展曆程。與(yu) 單一的激光熔焊技術相比，激光複合焊接技術具有顯著的優(you) 點：高速焊接時電弧較高的穩定性、更大的熔深，較大縫隙的焊連能力、焊縫的韌性更好，通過焊絲(si) 可以影響焊縫組織結構，以及無焊縫背麵下垂現象等。

　　目前一汽大眾(zhong) 公司在Audi C6、Golf A6、寶來、速騰、邁騰、Model X等幾乎所有品牌的車型製造過程中，均不同程度地采用激光切割、激光熔化焊接和激光複合焊接等先進的製造技術(見下表)。

　　2. 激光焊原理

　　激光焊采用激光作為(wei) 焊接熱源，機器人作為(wei) 運動係統。激光熱源的優(you) 勢在於(yu) ，它有著極高的加熱能力，能把大量的能量集中在很小的焊接點上，所以具有能量密度高、加熱集中、焊接速度快和焊接變形小等特點，可實現薄板的快速連接。

　　當激光光斑上的功率密度足夠大時(>106W/cm2)，金屬在激光的照射下迅速加熱，其表麵溫度在極短的時間內(nei) 升高至沸點，金屬發生氣化。

　　金屬蒸汽以一定的速度離開金屬熔池的表麵，產(chan) 生一個(ge) 附加應力反作用於(yu) 熔化的金屬，使其向下凹陷，在激光斑下產(chan) 生一個(ge) 小凸坑。隨著加熱過程的進行，激光可以直接射入坑底，形成一個(ge) 細長的“小孔”。當金屬蒸汽的反衝(chong) 壓力與(yu) 液態金屬的表麵張力和重力平衡後，小孔不再繼續深入。光斑功率密度很大時，所產(chan) 生的小孔將不再繼續深入。光斑密度很大時，所產(chan) 生的小孔將貫穿於(yu) 整個(ge) 板厚，形成深穿透焊縫。小孔隨著光束相對於(yu) 工件而沿著焊接方向前進。金屬在小孔前方熔化，繞過小孔流向後方，重新凝固形成焊縫。

　　(1)激光器 用於(yu) 激光焊接的激光器主要有CO2氣體(ti) 激光器和YAG固體(ti) 激光器兩(liang) 種。激光器最重要的性能是輸出功率和光束質量。從(cong) 這兩(liang) 方向考慮，CO2激光器比YAG激光器具有更大優(you) 勢，是目前深熔焊接主要采用的激光器。一汽大眾(zhong) 在汽車製造過程中應用的大多數光源功率在4000W左右。

　　(2)光導和聚焦係統 光導聚焦係統由圓偏振鏡、擴束鏡、反射鏡或光纖及聚焦鏡等組成，實現改變光束偏振狀態、方向、傳(chuan) 輸光束和聚焦的功能。這些光學零件的狀況對激光焊接質量有極其重要的影響。在大功率激光作用下，光學部件，尤其是透鏡性能會(hui) 劣化，使透過率下降，產(chan) 生熱透鏡效應，同時表麵汙染也會(hui) 增加傳(chuan) 輸損耗。

　　(3)焊接機器人 由於(yu) 激光熔焊、激光-MIG複合焊接技術方法的不同以及焊接接頭形式的不同，所以對焊接接頭的裝配精度要求也不同。

　　搭接焊縫的激光熔焊和角焊縫的激光釺焊可以采用普通的焊接機器人。對於(yu) 對接焊縫的激光釺焊和激光焊必須采用區別於(yu) 常規機器人的絞臂式焊接機器人，通常設計焊縫自動跟蹤矯正係統。

　　(4)焊接夾具 可以保證激光焊接時所連接板材或總成的精確定位，保證焊縫間隙，防止焊接變形，從(cong) 而提高激光焊接接頭的質量。

　　(5)激光焊接控製係統 控製係統主要包括焊接過程的視頻監視係統、機器人的焊縫自動跟蹤係統和矯正係統、送絲(si) 控製係統等。對於(yu) 不同的激光焊接方式，控製係統的組成也有所相同。激光熔焊無需送絲(si) 係統、焊縫自動跟蹤係統和運行軌跡矯正係統。對於(yu) 激光切割技術，往往還需要與(yu) 激光在線檢測係統協同使用。

　　3. 邁騰激光焊接技術的特點

　　邁騰的激光焊縫長達42m，保證了其整體(ti) 尺寸的精確性、車身強度和剛性。速騰的激光焊接主要是在車身的頂蓋和側(ce) 圍的連接、底板不等厚板的拚接、車門內(nei) 板不等厚板的拚接、底板與(yu) 側(ce) 圍、後圍板、前後風窗口以及門框等連接處。在外觀上，采用激光複合釺焊的車頂隻有一條細致平滑的焊縫，直接作為(wei) 外表麵而增加了車身的流線視覺效果。而采用傳(chuan) 統點焊工藝的車頂則有兩(liang) 條橡膠密封條。

　　(1)邁騰車身激光切割技術的特點 用激光將不同厚度、不同材質、不同或相同性能的幾塊薄板拚焊起來，再衝(chong) 壓成形。不但提高了板材利用率(由40%～60%提高到70%～80%)，而且減輕了車身重量，提高了車身結構的綜合力學性能。

　　激光拚焊是在車身設計製造中，根據車身不同的設計和性能要求，選擇不同規格的鋼板，通過激光裁剪和拚裝技術完成車身某一部位的製造，例如邁騰前擋風玻璃框架、車門內(nei) 板、車身前底板等處均采用激光拚接技術。激光拚焊具有減少零件和模具數量、減少點焊數目、優(you) 化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺寸精度等優(you) 點。

　　(2)速騰車身激光熔焊焊接方法的特點 就點焊本身而言，焊點的強度可以很高，但沒有焊點的部分還是斷續分離的，在車身整體(ti) 強度方麵要比焊接成一體(ti) 的激光焊接接頭強度要低。點焊的不連續性和其自身的特點：如焊點容易變形，尤其是在焊接三層板連接、鍍鋅板連接和高強鋼的連接時，焊接變形較大，導致焊點處的平整度降低及產(chan) 生縫隙，而且點焊會(hui) 造成焊接點周圍的母材熱影響區強度下降，車輛遭嚴(yan) 重撞擊時的斷裂部位往往是在該處。目前，我國隻有大眾(zhong) 車係普遍采用了激光焊接這種先進的焊接製造工藝。

　　邁騰車身的四門兩(liang) 蓋、後流水槽、後圍板及前後風窗口等諸多部位均采用了激光熔焊技術。由於(yu) 焊接速度較快，所以焊接接頭的熱影響區較其他的焊接方法小，幾乎沒有焊接變形。這樣可極大地提高了車身的結構和匹配尺寸、門蓋與(yu) 側(ce) 圍的平度與(yu) 密封效果、風擋玻璃與(yu) 風窗口的匹配與(yu) 密封，以及實現多層板的優(you) 質連接。另外，由於(yu) 邁騰車身全部采用鍍鋅鋼板，如果采用傳(chuan) 統的點焊技術，由於(yu) 三層板和鍍鋅的緣故，必須采用較大的焊接電流和焊接壓力，其結果必然導致焊點質量下降和焊點變形嚴(yan) 重，從(cong) 而導致裝配質量下降。#p#分頁標題#e#

　　在邁騰側(ce) 圍總成的製造過程中，由於(yu) 優(you) 質高強鋼在側(ce) 圍B-柱、側(ce) 圍前內(nei) 板總成、側(ce) 圍後內(nei) 板總成、門檻加強板和側(ce) 圍頂部加強板的普遍應用，給側(ce) 圍逐級總成的焊接帶來了極大的困難。高強鋼的屈服強度約為(wei) 普通鋼板的3～4倍，采用傳(chuan) 統的點焊已經不能實現優(you) 質連接，惟一可行的是采用中頻點焊連接技術和激光熔焊連接技術。邁騰側(ce) 圍連接幾乎全部選擇使用激光熔焊技術和少量的中頻焊接技術。激光焊接技術不僅(jin) 具有較高的熱輸入，而且焊接速度較快，無焊接變形，可以獲得其他焊接方法無法達到的優(you) 質焊縫。由於(yu) 提高了車身尺寸匹配精度和接頭強度，使邁騰車身的強度達到了較高的水平。

　　(3)速騰車身激光複合焊接的特點 圖6描繪了激光-MIG複合焊的基本原理。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。激光複合焊技術並不是兩(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。激光和電弧在不同程度和形式上影響複合焊接的性能。在激光-MIG複合焊接時，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。

　　激光複合焊接技術是激光與(yu) 其他熱源的相互作用，從(cong) 而使焊接速度提高，焊接周期縮短，而且達到同樣焊接目的所需的激光功率大大降低，這些都能使焊接成本大大降低。因此，激光複合焊接技術無論從(cong) 工藝角度，還是從(cong) 經濟角度來看都具有廣闊的發展和應用前景。

　　激光複合焊接技術具有顯著的優(you) 點。對於(yu) 激光複合焊接，優(you) 點主要體(ti) 現在：無燒穿時焊縫背麵下垂的現象，適用範圍更廣;對於(yu) 激光+MIG焊接，優(you) 點主要體(ti) 現在：較高的焊接速度、熔焊深度大、產(chan) 生的焊接熱少、焊縫的強度高、焊縫寬度小及焊縫凸出小，從(cong) 而使整個(ge) 係統的生產(chan) 過程穩定性好、設備可用性好、焊縫準備工作量和焊接後焊縫處理工作量小，以及焊接生產(chan) 工時短、費用低、生產(chan) 效率高。

　　一汽大眾(zhong) 車身頂蓋與(yu) 側(ce) 圍的連接都采用激光-MIG複合焊，常用接頭形式與(yu) 邁騰頂蓋激光釺焊接頭形式如圖7所示。由於(yu) 激光-MIG複合焊具有較好的電弧穩定性和填充性能，焊後焊縫熔寬比符合設計要求、焊縫表麵光滑、具有較高強度和塑性，一般表麵無需PVC塗層，可直接作為(wei) 裸露表麵使用。由於(yu) 焊縫為(wei) 連續密封焊縫，因而對整車的車身剛性、密封性和防止內(nei) 部噪聲的產(chan) 生等方麵均具有積極的作用。

　　由於(yu) 激光焊接係統的複雜性，對於(yu) 維修的要求相對較高，通常對於(yu) 一個(ge) 車型，所有的激光焊接設備需要組成一個(ge) 局域網，做到數據內(nei) 部之間的通信。每一個(ge) 焊接光源均需要一個(ge) Internet接口，直接與(yu) 激光光源設備供應商的計算機故障分析係統相連。當激光焊接設備發生故障時，如果現場維修不能解決(jue) ，可以由設備供應商進行遠程故障診斷和維修，避免了不必要的長時間停產(chan) 。為(wei) 便於(yu) 人員之間的信息交流，激光光源存放地備有國內(nei) 外電話。

　　另外，由於(yu) 激光焊接設備具有較高的價(jia) 格，所以必須充分利用現有激光光源資源，以便降低備件儲(chu) 備。一汽大眾(zhong) 邁騰車身激光焊接所使用的焊接光源一般都由數個(ge) 偶數倍的光源輸出光路。數量的多少一方麵取決(jue) 於(yu) 焊接工藝和焊接夾具的設計形式;另一方麵取決(jue) 於(yu) 激光緊急維修預案。

　　4 .結語

　　一汽大眾(zhong) 作為(wei) 國內(nei) 知名的汽車製造企業(ye) ，一直以技術領先引導國內(nei) 汽車製造技術的發展方向，激光焊接及其複合焊接技術的開發與(yu) 利用，是一汽大眾(zhong) 車身製造水平發生質的飛躍的重要標誌。激光熔焊及其複合焊接技術作為(wei) 目前最為(wei) 先進的焊接方法之一，實現了較高焊接速度與(yu) 良好焊接質量的完美結合。具有寬廣的應用範圍和高效的特性，同時縮短了生產(chan) 時間，提高了生產(chan) 率，使一汽大眾(zhong) 的產(chan) 品更具較強的信任度和市場競爭(zheng) 力。