摘 要：汽車零部件的生產廣泛應用焊接技術，本文主要研究目前激光焊接技術在汽車的常用零部件的生產加工工藝流程中應用，首先對激光焊接技術的特點及大致運用進行簡單介紹，充分掌握激光焊接技術特點，深入分析該技術用于汽車制造中的有效方式方法，在此基礎上深入分析未來我國汽車零部件激光焊接技術的發(fā)展趨勢，希望通過本文的研究能夠更加全面的了解激光焊接技術的特點，也為后期更好的發(fā)揮激光焊接技術在汽車零部件生產中的作用提供參考。

關鍵詞：激光 焊接 汽車 零部件

1 引言

近年來，我國經濟社會的發(fā)展水平不斷提高，人們對于生活的物質要求也越來越高，越來越多的人們購買私家車作為日常的出行工具，國內市場上私家車的數量也不斷增加，與此同時人們對于汽車制造的質量和加工工藝也愈加關注。傳統(tǒng)汽車的制造是采用阻焊工藝加工，焊接質量偏低，激光焊接技術具有更好的精度、更深的穿透度，在各種零部件的制造中都能使用，因此受到人們廣泛的關注[1]。近年來，激光焊接技術也逐漸從高端的航空航天領域推廣到汽車制造中，在汽車零件制造中發(fā)揮著重要的作用[2]。因此在現階段加強對于激光焊接技術在汽車零部件生產中實際應用的研究具有重要的現實意義，能夠更好的發(fā)揮激光焊接技術在汽車生產制造領域的作用。

2 激光焊接技術的特點及大致運用

激光焊接是指在操作過程中選取具備高功率聚焦特性的激光束來熔化焊接材料，由此達成預期焊接目標。激光焊接與普通焊接不同，焊接速度更快、質量更好，而且效果比較高，能夠實現光亮美觀的焊縫，焊接過程中不會形成太大的熱輸入，僅對部分區(qū)域形成熱影響，因此在焊接后不易出現零件變形的情況。除此之外，利用激光對鋼板進行焊接，能夠實現50mm 厚度的焊接[3]。

激光焊接零件的裝配間隙小，因此其工裝要求非常精確，需嚴格依照高精度的裝配標準才能真正發(fā)揮激光焊接的作用。但是，目前國內汽車零部件廠商生產加工的精度相對偏低，阻礙了激光焊接工藝的發(fā)展。以車身生產加工為例，目前主要采用成型件三維焊接的方式進行加工，在焊接過程中要求零件裝配尺寸滿足較高的精度。相關部件裝配后的精密度直接影響到激光焊接技術的實際應用可行性以及校準準確性。因此在使用激光焊接技術時，焊接的接頭位置必須達到高精度的間隙。搭接接頭與對接接頭的間隙以及焊接多運行的誤差范圍的一般需要根據板厚來具體決定。比如搭接接頭的間隙誤差要小于焊件中較薄焊件厚度的1/4。如果在焊接中出現較大的誤差就會導致被焊接的焊件上片被燒穿或者下片不熔合。另外在焊件對接接頭位置裝配的間隙誤差要低于板厚的3/20。其中兩板橫向及不平度誤差和縱向直線度要分別要低于板厚的1/4 和0.13mm。

在使用激光對板材進行焊接的過程中，高功率的激光束會迅速提高被焊接金屬的溫度，從而使得金屬變成氣態(tài)蒸發(fā)，這些氣態(tài)金屬聚集在被焊接金屬的周圍，于周邊范圍生成等離子體，此類離子體元素將在激光束四周達成阻隔激光的效果，激光就不能被焊件正常吸收[4]。因此在焊接時，需要借助激光焊的保護氣體排除產生的等離子體，一般情況下會在焊接的過程中使用高速噴嘴噴射惰性氣體，這些氣體會將金屬板附近聚集的等離子體吹散，從而正常進行焊接，而且能夠利用惰性氣體將熔化的金屬與周圍的大氣隔絕開，避免空氣影響到焊接的效果。

3 激光焊接技術在汽車制造中的應用

3.1 激光焊接在汽車車身拼焊板中的應用

在車身設計制造中，很多部位的制造都使用不同規(guī)格的鋼板拼焊形成，在具體的生產中，焊接使用的鋼板要根據車身設計及性能要求的不同進行選擇，然后利用激光焊接技術完成裁剪、拼接等焊接作業(yè)。激光拼焊板焊接工藝廣泛應用于車身的生產制造中，目前已經在奔馳、豐田、寶馬等全球各大汽車廠商的生產中得到應用。這種焊接技術也在越來越多的汽車車身部位上得到使用，常見的拼焊板零部件主要包括行李箱板、門內板、前輪罩、前縱梁、側圍內板、中立柱、保險杠、前地板、橫梁輪罩等。

3.2 車身的激光組焊

在汽車零部件的生產制造中，存在很多已沖壓或切割成形的車身構件，這些構件需要使用焊接技術變成整體總成，激光組焊技術就是加工白車身分總成或總成的關鍵技術。一般情況下，首先對車身構件兩雙件進行組焊，然后再對之前組焊完成的部件進行多件組焊，逐漸焊接成為白車身分總成，將不同的分總成通過總裝形成總成。激光組焊技術在大批量、小批量以及新樣車生產等不同的生產場景下都可以使用。但是這種組焊技術前期需要較大的設備投資，使用過程中也需要較高的維護成本，而且對于使用條件的要求相對苛刻，但是使用這種技術能夠實現高精度的焊接，焊接后的汽車總成不容易出現零件變形，總體焊接結構強度高，車身總成的剛度也顯著提升，在汽車領域被世界各大汽車廠商廣泛應用。目前在汽車制造中，車身的激光焊接內容主要包括總成焊接、側圍與頂蓋的焊接以及后續(xù)焊[5]。

3.3 激光焊接在典型汽車零部件中的應用

3.3.1 進排氣門

汽車進排氣門的工作環(huán)境溫度較高，同時承載較大的動態(tài)負荷，在實際運行當中，需維持較高速度來保障持續(xù)運動的狀態(tài)，運動時間要求精確至毫秒范疇。不過需注意，其運行狀態(tài)容易遭受發(fā)動機燃燒效率、尾氣排放等諸多性能的影響，因此必須同時滿足重量輕便、性能強度高等相關要求。因此在設計和制造時一般將氣門內設置成空腔狀態(tài)，從而減輕氣門零件的總體質量，而且在其內部填充金屬鈉作為冷卻劑來抵抗工作中的高溫，所以在生產中普遍使用激光焊接技術進行制造，只有激光焊接技術才能保障制造的氣門達到高強度。

3.3.2 汽車離合器

汽車運行中，需借助控制汽車離合器來達成發(fā)動機動力傳輸，且不論是傳輸的切斷或持續(xù)連接都可由此實現，具體處于一種旋轉動態(tài)中完成。因此，在設計制造時要考慮工作時的緩沖力量。通常汽車離合器部件主體結構由2 片外殼體和1 組螺旋彈簧組合而成，其中外殼具體采用鍛造技術實施加工，最后在使用激光焊接技術將兩片外殼體封焊成整體[6]。在離合器生產中應用激光焊接技術能夠滿足離合器高強度的力學性能的要求，更好的保障離合器的使用效果。

3.3.3 汽車保險杠

采用激光焊接生產制造的車前保險杠也能實現更好的性能，比如使用雙相鋼板和低碳鍍鋅鋼板生產制造保險杠，可以用激光拼焊技術將不同材料的鋼板焊接成平板，再采用沖壓工藝，將平板變成帶波紋的保險杠，這種工藝生產制造的保險杠能夠保障保險杠的輕量化和高強度，在實際使用中，既能減輕汽車的質量，降低汽車能耗，又能保障良好的防撞保護效果。

4 我國汽車零部件激光焊接技術的發(fā)展趨勢

激光焊接技術已經成為汽車零部件生產制造最重要的技術之一，也是未來汽車產業(yè)發(fā)展的重要趨勢。當前我國的汽車整體焊接工藝相比國外先進的焊接技術仍然存在很大的差距。但是近年來，國內汽車行業(yè)對于汽車生產制造激光焊接技術愈加重視，相關的生產工藝也不斷升級。很多汽車生產制造企業(yè)的車身焊接技術以及能夠實現80%以上的自動化焊接。

現在的汽車生產流水線基本都是由計算機對加工設備進行控制，在某一工位完成組裝后，再傳送到下一個工位，而且在流水線上使用了大量的焊接機器人，這些焊接機器人全部由計算機編程控制，的存在能夠替代人工完成相關作業(yè)，提高作業(yè)精度和生產效率。

在焊接作業(yè)過程中機器人的相關動作都是按照生產需求設計點到點的序步軌跡，因此能夠有改善現場的工作條件，提高汽車生產流水線的生產效率以及產品的質量。而且采用自動化程度更好的激光焊接工藝，能夠節(jié)省生產材料，從而進一步降低汽車制造的生產成本。

近年來隨著經濟社會的不斷發(fā)展，家庭轎車的生產設計逐漸趨向小型化與輕量化生產，生產制造汽車的材料也更加多元化，逐漸開始使用鋁鎂合金、復合材料以及熱塑性合成材料等，激光焊接技術在這些材料元件的加工中將會發(fā)揮更加重要的作用。

5 結語

通過本文的分析可知，在汽車制造中應用激光焊接技術具有重要的作用，能夠有效提高零部件加工的質量精度和效率。未來隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，激光焊接技術在汽車生產制造領域的應用會更加廣泛，也會遇到更多更復雜的問題，這就需要相關人員不斷加強對于激光焊接技術的研究，制定更加合理的方案，更好的發(fā)揮激光焊接在汽車零部件生產制造中的作用，加工制造更多更高性能的零部件，更好的保障汽車零部件的質量，進而保障生產車輛的質量，更好的滿足人們對于車輛的質量性能要求。

參考文獻：

[1]黃強軍.激光焊接技術在汽車制造中的應用現狀及發(fā)展[J].內燃機與配件，2021（01）：176-177.

[2]陳琴，徐逸舟.激光焊接技術應用及其發(fā)展研究[J].農機使用與維修，2020（12）：48-49.

[3]竇豫山.激光焊接技術在汽車制造中的應用[J].時代汽車，2020（19）：134-135.

[4]馬維杰，陳禹.淺談焊接技術在汽車制造中的應用[J].時代汽車，2020（11）：123-124.

[5]李旭.焊接機器人在汽車制造中的應用[J].中國金屬通報，2020（01）：56-57.

[6]段東磊.激光焊接技術在汽車制造中的應用現狀及發(fā)展趨勢[J].世界制造技術與裝備市場，2019（05）：38-44.

轉自：汽車材料網

來源：期刊（時代汽車）

作者：劉帥 杭州寶偉汽車零部件有限公司

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