汽車工業(yè)中的激光焊接技術(shù)

《汽車工業(yè)中的激光焊接技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、相關(guān)產(chǎn)業(yè)CorrelativeIndustries汽車工業(yè)中的激光焊接技術(shù)燕來(lái)榮674期2010年8月WMEM相關(guān)產(chǎn)業(yè)CorrelativeIndustries1.激光焊接技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域世界上第一個(gè)激光器的成功演示在40多年前，在今天，激光科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，其作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其發(fā)明初期人們?cè)械念A(yù)想。激光技術(shù)的應(yīng)用目前遍及科技、經(jīng)濟(jì)、軍事和社會(huì)的許多領(lǐng)域。汽車工業(yè)是激光加工重要的應(yīng)用領(lǐng)域，占激光加工15%的份額。激光焊接、激光切割、激光標(biāo)記、激光打孔都有著廣泛的應(yīng)用。激光焊接技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用穩(wěn)步增長(zhǎng)，由脈沖到連續(xù)，由

2、小功率到大功率，由薄板到厚件，由簡(jiǎn)單單縫到復(fù)雜形狀，激光焊接在不斷的演化過(guò)程中已經(jīng)逐步成為一種成熟的現(xiàn)代加工工藝技術(shù)。激光(受激輻射光)最基本的特點(diǎn)就是：?jiǎn)紊浴⒎较蛐?、相關(guān)性，這些獨(dú)特性質(zhì)加上由此而來(lái)的超高亮度，超短脈沖等性質(zhì)使它已經(jīng)緊緊的和現(xiàn)代工業(yè)結(jié)合在一起，這些特質(zhì)非常適合焊接加工。激光焊接是利用激光束作為熱源的一種熱加工工藝，它與電子束、等離子束和一般機(jī)械加工相比較，具有許多優(yōu)點(diǎn)。激光束的激光焦點(diǎn)光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度的合金材料；激光焊接是無(wú)接觸加工，沒(méi)有工具損耗和工具調(diào)換等問(wèn)題；激光束能量可

3、調(diào)，移動(dòng)速度可調(diào)，可以多種焊接加工；激光焊接自動(dòng)化程度高，可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，焊接速度快，功效高，可方便的進(jìn)行任何復(fù)雜形狀的焊接；激光焊接熱影響區(qū)小，材料變形小，無(wú)需后續(xù)工序處理；激光可通過(guò)玻璃焊接處于真空容器內(nèi)的工件及處于復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部位置的工件；激光束易于導(dǎo)向、聚焦，實(shí)現(xiàn)各方向變換；激光焊接與電子束加工相比較，不需要嚴(yán)格的真空設(shè)備系統(tǒng)，操作方便；激光焊接生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好。激光器一般按產(chǎn)生激光的工作物質(zhì)不同來(lái)分類，主要有半導(dǎo)體(GaAs,InP等)激光器、固體(Nd:YAG等)激光器、氣體

4、(CO2、He-Ne等)激光器、液體(可調(diào)諧染料等)激光器、化學(xué)激光器、自由電子激光器等。其中氣體激光器以氣體或金屬蒸汽為發(fā)光粒子，它是目前種類最多，激勵(lì)方式最多樣化，激光波長(zhǎng)分布區(qū)域最寬，容易實(shí)現(xiàn)大功率連續(xù)輸出，應(yīng)用最廣泛的一類激光器。固體激光器是將產(chǎn)生激光的粒子摻于固體基質(zhì)，其濃度比氣體大，因而可以獲得比較大的激光能量輸出，具有能量大，峰值功率高，機(jī)構(gòu)緊湊，牢固耐用等特點(diǎn)，在激光焊接中主要就采用這兩種受激物質(zhì)的激光器。激光焊接分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接，在連續(xù)焊接中又可分為熱傳導(dǎo)焊接和深穿透焊接，隨著激光輸出功率的提

5、高，特別是高功率CO2激光器的出現(xiàn)，激光深穿透技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都得到了迅速發(fā)展，最大的焊接深寬比已經(jīng)達(dá)到了12∶1，激光焊接材料也由一般低碳鋼發(fā)展到了今天的焊接鍍鋅板、鋁板、鈦板、銅板和陶瓷材料，激光焊接速度也達(dá)到了每分鐘幾十米，激光焊接技術(shù)日益成熟，并大量應(yīng)用到生產(chǎn)線上，在汽車生產(chǎn)線上如齒輪焊接，汽車底板及結(jié)構(gòu)件(包括車門車身)的高速拼焊并已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在激光應(yīng)用技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中，激光性能的發(fā)展趨勢(shì)是在不斷地提高，這種發(fā)展趨勢(shì)可以增大激光的功率和提高激光的射束質(zhì)量，借助于新的激光674期2010年8月WMEM相

6、關(guān)產(chǎn)業(yè)CorrelativeIndustries674期2010年8月WMEM相關(guān)產(chǎn)業(yè)CorrelativeIndustries產(chǎn)生方案和新的激光設(shè)備設(shè)計(jì)方案，也包括新的激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，這種發(fā)展趨勢(shì)可在今后不久得以實(shí)現(xiàn)。2.激光焊接在汽車行業(yè)中的應(yīng)用美國(guó)是最早將高功率激光器引入汽車工業(yè)的國(guó)家。在美國(guó)汽車工業(yè)中心底特律地區(qū)有40余家激光加工站，用于汽車金屬件的切割和齒輪的焊接，使汽車的改型從5年縮短到2年。美國(guó)通用汽車公司已經(jīng)采用22條激光加工生產(chǎn)線，美國(guó)福特汽車公司采用Nd:YAG激光器結(jié)合工業(yè)機(jī)器人焊接轎車車體，極大地降

7、低了制造成本，美國(guó)三大汽車公司的電阻點(diǎn)焊生產(chǎn)線被激光焊生產(chǎn)線所取代。在日本，激光焊接在生產(chǎn)線上成功的應(yīng)用為世界所矚目，如在汽車車體制造中采用將薄鋼板實(shí)施激光焊接后沖壓成型的新方法，現(xiàn)在已為世界上大多數(shù)汽車廠家所仿效。世界上很多著名汽車公司都建有專門的激光焊接專用生產(chǎn)線：Thyssen鋼鐵公司的轎車底板拼焊生產(chǎn)線，大眾汽車廠的齒輪激光加工生產(chǎn)線，奔馳汽車廠的18個(gè)廠房里有8個(gè)廠房安裝了激光加工設(shè)備。采用激光焊接可以給汽車制造業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，如車身裝配中的大量點(diǎn)焊，把兩個(gè)焊頭夾在工件邊緣上進(jìn)行焊接，凸緣寬度需要16mm，而

8、激光焊接是單邊焊接，只需要5mm，把點(diǎn)焊該為激光焊，每輛車就可以節(jié)省鋼材40kg。用傳統(tǒng)點(diǎn)焊焊接兩片0.8mm的鋼板沖壓件，平均是20點(diǎn)/min，焊距是25mm，即速度為0.5m/min，用激光焊速度可以達(dá)到5m/min以上。采用激光焊接技術(shù)，不僅降低成本，還大大提高了生產(chǎn)效率。目前，一套