近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展水平不斷提高，人們對(duì)于生活的物質(zhì)要求也越來(lái)越高，越來(lái)越多的人們購(gòu)買私家車作為日常的出行工具，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上私家車的數(shù)量也不斷增加，與此同時(shí)人們對(duì)于汽車制造的質(zhì)量和加工工藝也愈加關(guān)注。傳統(tǒng)汽車的制造是采用阻焊工藝加工，焊接質(zhì)量偏低，激光焊接技術(shù)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(guān)注[1]。近年來(lái)，激光焊接技術(shù)也逐漸從高端的航空航天領(lǐng)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(xiàn)階段加強(qiáng)對(duì)于激光焊接技術(shù)在汽車零部件生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，能夠更好的發(fā)揮激光焊接技術(shù)在汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域的作用。

激光焊接是指在操作過(guò)程中選取具備高功率聚焦特性的激光束來(lái)熔化焊接材料，由此達(dá)成預(yù)期焊接目標(biāo)。激光焊接與普通焊接不同，焊接速度更快、質(zhì)量更好，而且效果比較高，能夠?qū)崿F(xiàn)光亮美觀的焊縫，焊接過(guò)程中不會(huì)形成太大的熱輸入，僅對(duì)部分區(qū)域形成熱影響，因此在焊接后不易出現(xiàn)零件變形的情況。除此之外，利用激光對(duì)鋼板進(jìn)行焊接，能夠?qū)崿F(xiàn)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(yán)格依照高精度的裝配標(biāo)準(zhǔn)才能真正發(fā)揮激光焊接的作用。但是，目前國(guó)內(nèi)汽車零部件廠商生產(chǎn)加工的精度相對(duì)偏低，阻礙了激光焊接工藝的發(fā)展。以車身生產(chǎn)加工為例，目前主要采用成型件三維焊接的方式進(jìn)行加工，在焊接過(guò)程中要求零件裝配尺寸滿足較高的精度。相關(guān)部件裝配后的精密度直接影響到激光焊接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用可行性以及校準(zhǔn)準(zhǔn)確性。因此在使用激光焊接技術(shù)時(shí)，焊接的接頭位置必須達(dá)到高精度的間隙。搭接接頭與對(duì)接接頭的間隙以及焊接多運(yùn)行的誤差范圍的一般需要根據(jù)板厚來(lái)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(xiàn)較大的誤差就會(huì)導(dǎo)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(duì)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(duì)板材進(jìn)行焊接的過(guò)程中，高功率的激光束會(huì)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(dá)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(shí)，需要借助激光焊的保護(hù)氣體排除產(chǎn)生的等離子體，一般情況下會(huì)在焊接的過(guò)程中使用高速噴嘴噴射惰性氣體，這些氣體會(huì)將金屬板附近聚集的等離子體吹散，從而正常進(jìn)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(kāi)，避免空氣影響到焊接的效果。

3.1 激光焊接在汽車車身拼焊板中的應(yīng)用

在車身設(shè)計(jì)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(chǎn)中，焊接使用的鋼板要根據(jù)車身設(shè)計(jì)及性能要求的不同進(jìn)行選擇，然后利用激光焊接技術(shù)完成裁剪、拼接等焊接作業(yè)。激光拼焊板焊接工藝廣泛應(yīng)用于車身的生產(chǎn)制造中，目前已經(jīng)在奔馳、豐田、寶馬等全球各大汽車廠商的生產(chǎn)中得到應(yīng)用。這種焊接技術(shù)也在越來(lái)越多的汽車車身部位上得到使用，常見(jiàn)的拼焊板零部件主要包括行李箱板、門內(nèi)板、前輪罩、前縱梁、側(cè)圍內(nèi)板、中立柱、保險(xiǎn)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(chǎn)制造中，存在很多已沖壓或切割成形的車身構(gòu)件，這些構(gòu)件需要使用焊接技術(shù)變成整體總成，激光組焊技術(shù)就是加工白車身分總成或總成的關(guān)鍵技術(shù)。一般情況下，首先對(duì)車身構(gòu)件兩雙件進(jìn)行組焊，然后再對(duì)之前組焊完成的部件進(jìn)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(guò)總裝形成總成。激光組焊技術(shù)在大批量、小批量以及新樣車生產(chǎn)等不同的生產(chǎn)場(chǎng)景下都可以使用。但是這種組焊技術(shù)前期需要較大的設(shè)備投資，使用過(guò)程中也需要較高的維護(hù)成本，而且對(duì)于使用條件的要求相對(duì)苛刻，但是使用這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的焊接，焊接后的汽車總成不容易出現(xiàn)零件變形，總體焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，車身總成的剛度也顯著提升，在汽車領(lǐng)域被世界各大汽車廠商廣泛應(yīng)用。目前在汽車制造中，車身的激光焊接內(nèi)容主要包括總成焊接、側(cè)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(yīng)用

3.3.1 進(jìn)排氣門

汽車進(jìn)排氣門的工作環(huán)境溫度較高，同時(shí)承載較大的動(dòng)態(tài)負(fù)荷，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，需維持較高速度來(lái)保障持續(xù)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間要求精確至毫秒范疇。不過(guò)需注意，其運(yùn)行狀態(tài)容易遭受發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率、尾氣排放等諸多性能的影響，因此必須同時(shí)滿足重量輕便、性能強(qiáng)度高等相關(guān)要求。因此在設(shè)計(jì)和制造時(shí)一般將氣門內(nèi)設(shè)置成空腔狀態(tài)，從而減輕氣門零件的總體質(zhì)量，而且在其內(nèi)部填充金屬鈉作為冷卻劑來(lái)抵抗工作中的高溫，所以在生產(chǎn)中普遍使用激光焊接技術(shù)進(jìn)行制造，只有激光焊接技術(shù)才能保障制造的氣門達(dá)到高強(qiáng)度。

3.3.2 汽車離合器

汽車運(yùn)行中，需借助控制汽車離合器來(lái)達(dá)成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳輸，且不論是傳輸?shù)那袛嗷虺掷m(xù)連接都可由此實(shí)現(xiàn)，具體處于一種旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)中完成。因此，在設(shè)計(jì)制造時(shí)要考慮工作時(shí)的緩沖力量。通常汽車離合器部件主體結(jié)構(gòu)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(shù)實(shí)施加工，最后在使用激光焊接技術(shù)將兩片外殼體封焊成整體[6]。在離合器生產(chǎn)中應(yīng)用激光焊接技術(shù)能夠滿足離合器高強(qiáng)度的力學(xué)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(xiǎn)杠

采用激光焊接生產(chǎn)制造的車前保險(xiǎn)杠也能實(shí)現(xiàn)更好的性能，比如使用雙相鋼板和低碳鍍鋅鋼板生產(chǎn)制造保險(xiǎn)杠，可以用激光拼焊技術(shù)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(xiǎn)杠，這種工藝生產(chǎn)制造的保險(xiǎn)杠能夠保障保險(xiǎn)杠的輕量化和高強(qiáng)度，在實(shí)際使用中，既能減輕汽車的質(zhì)量，降低汽車能耗，又能保障良好的防撞保護(hù)效果。

激光焊接技術(shù)已經(jīng)成為汽車零部件生產(chǎn)制造最重要的技術(shù)之一，也是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。當(dāng)前我國(guó)的汽車整體焊接工藝相比國(guó)外先進(jìn)的焊接技術(shù)仍然存在很大的差距。但是近年來(lái)，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)對(duì)于汽車生產(chǎn)制造激光焊接技術(shù)愈加重視，相關(guān)的生產(chǎn)工藝也不斷升級(jí)。很多汽車生產(chǎn)制造企業(yè)的車身焊接技術(shù)以及能夠?qū)崿F(xiàn)80%以上的自動(dòng)化焊接。

現(xiàn)在的汽車生產(chǎn)流水線基本都是由計(jì)算機(jī)對(duì)加工設(shè)備進(jìn)行控制，在某一工位完成組裝后，再傳送到下一個(gè)工位，而且在流水線上使用了大量的焊接機(jī)器人，這些焊接機(jī)器人全部由計(jì)算機(jī)編程控制，的存在能夠替代人工完成相關(guān)作業(yè)，提高作業(yè)精度和生產(chǎn)效率。

在焊接作業(yè)過(guò)程中機(jī)器人的相關(guān)動(dòng)作都是按照生產(chǎn)需求設(shè)計(jì)點(diǎn)到點(diǎn)的序步軌跡，因此能夠有改善現(xiàn)場(chǎng)的工作條件，提高汽車生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量。而且采用自動(dòng)化程度更好的激光焊接工藝，能夠節(jié)省生產(chǎn)材料，從而進(jìn)一步降低汽車制造的生產(chǎn)成本。

近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，家庭轎車的生產(chǎn)設(shè)計(jì)逐漸趨向小型化與輕量化生產(chǎn)，生產(chǎn)制造汽車的材料也更加多元化，逐漸開(kāi)始使用鋁鎂合金、復(fù)合材料以及熱塑性合成材料等，激光焊接技術(shù)在這些材料元件的加工中將會(huì)發(fā)揮更加重要的作用。

通過(guò)本文的分析可知，在汽車制造中應(yīng)用激光焊接技術(shù)具有重要的作用，能夠有效提高零部件加工的質(zhì)量精度和效率。未來(lái)隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，激光焊接技術(shù)在汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)更加廣泛，也會(huì)遇到更多更復(fù)雜的問(wèn)題，這就需要相關(guān)人員不斷加強(qiáng)對(duì)于激光焊接技術(shù)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(chǎn)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(zhì)量，進(jìn)而保障生產(chǎn)車輛的質(zhì)量，更好的滿足人們對(duì)于車輛的質(zhì)量性能要求。

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