汽车零部件的激光焊接技术

汽车零部件的激光焊接技术

赵海艳

鞍钢钢材加工配送（长春）有限公司天津分公司 天津市 300358

摘要：随着科学技术的发展，激光技术已被广泛应用于汽车工业中的打标、焊接、切割、打孔、热处理、精密调阻以及精密配重等领域。国内外的汽车零部件的生产制造中，已经将激光焊接广泛应用于其中，主要应用于歧管、排气管、消声器、变速箱齿轮、离合器齿轮、汽车空调皮带轮、减振器储油缸筒体、滤清器、车门铰链等的加工制造中，取得了良好的工艺效果。

关键词：汽车焊接；零部件；激光焊接

前言：激光焊接技术属于熔融焊接，以激光束为能源，使其冲击在焊件接头上以达到焊接目的的技术，由光学震荡器及放在震荡器空穴两端镜间的介质所组成。在汽车零部件的制造过程中，对焊接工艺提出了较高的要求。经常使用的焊接工艺有很多种，如CO2气体保护焊、电阻焊、氩弧焊、电弧焊、激光焊等。其中，激光焊接，是以高功率聚焦的激光束为热源，熔化材料形成焊接接头的高精度，高效率焊接方法。激光焊接具有焊接速度快、质量好、生产效率高、焊缝深宽比大、光亮美观、热输入小、焊接热影响区小、焊接不易变形等优点，比较适合汽车车身薄板覆盖零部件以及车厢、车架和车桥等的焊接。

1、激光焊接技术

焊接在汽车生产加工过程中是一项不可或缺的工序。汽车组装中最主要的车架、车桥、车身、变速箱、发动机等众多零部件的生产加工都离不开焊接工艺。在众多焊接技术中，各个汽车生产厂已更加重视激光焊接的发展和应用，在产品趋于轻量化、高强度的今天，高强度钢板、合金钢、不锈钢及铝合金也早已被应用到轿车车身的生产当中，在焊接不锈钢、铝合金等材料时，激光焊接技术有着无与伦比的效果。在当前，激光焊接技术已经成为最先进的汽车制造工艺之一。激光焊接技术不仅在汽车齿轮（包括联体齿轮）、变速器、滤油器、空调带轮和液压挺杆等零部件中得到广泛应用，就连车顶、车门、行李箱和发动机盖等车体部位的激光焊接应用也受到广泛的认可。

2、激光焊接技术的优点

激光焊接技术在汽车零部件加工方面几乎可以达到完美的要求，在效率、经济、安全、强度、抗腐蚀等方面有着良好的性能。汽车零部件在整车总价值中占很大比重，采用激光焊接工艺可以使汽车零部件的性能得到显著改善，进一步提升整车品质。激光焊接也已成为工业制造领域主流的标记方式，其具备以下优点：（1）热影响区小，因热传导而产生的变形也相对较低；（2）不受空间大小的影响，可焊接小型或间隔较近的零部件；（3）无需使用电极，因此没有电极污染，而且该焊接工艺不属于接触式焊接，能够有效地降低器具的变形和耗损；（4）不会受磁场的干扰；（5）焊接品质较好，生产效率高，能很好实现自动化；（6）可以焊接的材料种类众多，并且各种不同材质的材料或不同物性的两种金属都可以接合；提高了生产效率和产品质量。例如：有了激光焊接技术，原本必须要使用铸造工艺的汽车零部件就可以改为冲压工艺，因此就相应的减轻了零部件的重量，不仅节约了原料，而且也符合当前汽车行业轻量化的大趋势。在以前，汽车变速器或传动系统齿轮组是整块材料经过很多种金属切削加工方式、多道工序才可以完成，耗费了大量的人力、物力、财力。现在众多欧美等发达国家的零部件商将齿轮组分解为很多个小的部分，分别加以生产加工，再经过激光焊接技术，不仅能保证零件的强度，而且加快了生产速度，简化了工艺，还可以节省大量的钢材。

3、汽车零部件对激光焊接的需求分析

通常，焊接工序在汽车生产加工过程中，是一项不可或缺的工序。在汽车制造业中，无论是车身组装，还是汽车零部件的生产尤其是在汽车零部件的生产中，都离不开激光焊获。激光焊接技术在汽车零部件加工方面，几乎可以达到完美的要求，在效率、经济、安全、强度、抗腐蚀等方面有着良好的性能。汽车的零部件价值占汽车总价值很大的比重，采用激光焊接工艺可以使汽车零部件的性能得到显著改善，也就提高汽车的品质。当前，激光焊接技术已经成为进的汽车制造工艺之一。与传统的加工技术相比，激光焊接技术不但减少了工序，节约了昂贵的原材料，而且大幅度提高了生产效率，并且还使得齿轮箱结构更为紧密。在另一方面，齿轮与传动轴经过激光深熔焊已经熔化为一体，相比原来的齿轮和传动轴，无论是从使用精度还是从传递扭矩要求上，都会有很大的提升。

4、激光焊接技术在汽车零部件上的运用

近年来，西方工业发达国家在生产家用轿车时，将近60%的汽车零部件就采用的是激光焊接技术加以生产。它被广泛的应用到变速齿轮、半轴、传动轴、散热器、离合器、发动机排气管、增压器轮轴、底盘等许多汽车部件的生产制造中，并且已经成为汽车零部件制造的标准工艺。在焊接齿轮方面，传统的设计和制造理念已被激光焊接工艺从根本上改变了，激光焊接工艺为齿轮箱体类部件的生产加工提供了更具有经济性和更为紧凑的结构。例如：在奔驰公司的家用车系列变速箱齿轮中，就广泛地采用了激光焊接技术。与传统的加工技术相比，激光焊接技术不但减少了工序，节约了昂贵的原材料，而且大幅度提高了生产效率，并且还使得齿轮箱结构更为紧密。在另一方面，齿轮与传动轴经过激光深熔焊已经熔化为一体，相比原来的齿轮和传动轴，无论是从使用精度还是从传递扭矩要求上，都会有很大的提升。（1）美国的阿符科公司研制的功率为15 kW的HPL工业用CO2激光焊接机，用它来焊接汽车转动组件的两个齿轮，焊接时间缩短至1s，因此每小时就可以焊接1000多件。（2）在世界范围内汽车工业领先的德国，因为不断的技术创新和拥有先进的汽车零件加工技术和装备而收到很大的益处。在这中间，起到了重要的作用就是激光加工设备。德国思泰科工业技术公司（SITEC）是一家拥有10多年经验，专们从事激光加工设备的研发和制造的企业，也是欧洲众多知名厂商的合作伙伴，应用在德国大众汽车公司、西门子VDO公司等众多厂商的LWS系列激光加工中心就是由其生产的。以VARIOMODUL为基础，SITEC公司结合最先进的激光加工设备，组成模块化和灵活性很强的柔性生产线，从而实现了汽车零部件的高效率自动装配和测试。（3）就目前国内情况来看，除了上海通用的Polo、上海大众Passat车型等几家中外合资企业的国产化车型在制造过程中都采用了激光焊接技术，国内的诸多自主企业对于汽车白车身的激光焊接技术目前尚处在探索的阶段。国内也有一些自主汽车品牌企业在其新车型上对激光焊接技术进行研发应用，其中有华晨、奇瑞和吉利汽车也都在进行相关的尝试，并且作为先进的制造技术被业内人士广泛的接受，然而就目前的情况来看，激光焊技术主要是依靠引进国外成套装备或零件生产线。

5、汽车零部件激光焊接技术的缺陷

（1）激光焊接要求焊件的位置非常地精确，务必要在激光束的聚焦范围内。（2）在焊件需使用夹具的时侯，必须要确保焊件的最终位置与激光束将冲击的焊点精密对准。（3）能量转换效率不是很高，通常可能会低于10%。（4）激光焊接的设备十分昂贵等。（5）因此，在这些原因的基础上，激光焊接的技术要在国内企业广泛应用还会有很长的路要走。

结语：在日益众多且质量更加过硬的汽车零部件加工生产过程中，激光焊接技术立下了不可磨灭的汗马功劳，随着科学技术的不断发展，激光焊接技术也会更加完备，在汽车零部件的生产加工中将会有更大的作为。

参考文献：

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