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1、浅谈激光加工技术在汽车工业中的应用【摘 要】 激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多学科的一门综合技术，因具有单色性、相干性、高能量和平行性等特点，激光适用于材料加工，而且激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度很大， 特别适用于自动化加工，40 多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，并且在机械、电子、冶金、能源、航空航天、石油化工等多个部门得到广泛的应用。尤其是近年来，汽车工业已成为激光技术应用最多的领域之一。 /1/view-12293382.htm【关键词】 激光加工技术；汽车工业；应用前言：汽车是由多种材料、
2、大量零件组成的现代高级工业产品。其中很多材料及零件的制造都适合采用激光加工。激光技术在国外汽车生产厂中已采用较多，大量应用于汽车各总成零件、部件生产上，如发动机齿轮焊接、活塞环熔敷、样车车身切割和焊接。各汽车制造商在各自的汽车（车身）制造中，都积极引进和采用先进的加工技术。而大功率工业用激光器的出现则为汽车制造业提供了一种全新的装备和加工工艺，大大提高了产品的更新换代速度，提高了市场竞争力。1. 激光加工概述激光加工是激光应用的一个重要方面，被誉为“21世纪的万能加工工具”、“未来制造系统的共同加工手段”。激光加工的出现，为传统制造业注入了新的生机和活力。激光加工技术作为一种新型环保、高效的加
3、工技术，已经在机械、电子、冶金、能源、航空航天、石油化工等多个部门得到广泛的应用。世界发达国家对激光技术开发应用的热度空前高涨、研究的力度也空前巨大， 并在许多行业中的应用走在了世界的前列。激光以其高能量密度、高精度、适应性强等优点作为切割和焊接的新手段应用于汽车制造业，具有很大地发展潜力，激光焊接、切割技术在汽车工业中充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点，它既是汽车新产品开发的技术保证，又是高质量、低成本生产不可或缺的技术手段，在发达国家汽车工业界，应用于汽车制造的激光焊接、切割技术已逐渐成为标准的加工工艺。2. 激光加工技术在汽车工业上的应用现状2.1 国内应用现状早在1975年，我国一
4、汽轿车厂与长春光机所合作研制成功了一台400W CO2激光切割机，用于红旗轿车车身覆盖件的板坯切割与修边工序。我国“六五”、“七五”、“八五”期间，国家都把激光加工技术列为攻关项目。1988年12月，由中国科学院发展局和中汽投资公司共同在上海组织了来自研究院、所和大专院校，含一汽、二汽、大众在内的主要汽车厂的专家对激光加工技术在我国汽车工业中的应用进行了探讨，并达成了一些合作项目和意向。中国科学院的、八五、计划中把激光加工列入重中之重的科技发展地位，而在这个计划中又将激光加工的主要应用方向定位于汽车工业。在、八五、期间，国家科委、计委、经贸委及教育部等又先后在国内建立了四个国家级激光工程技术研
5、究中心，加速了科研成果向商品转化，为我国形成激光产业创造了良好的条件。2.2 国外应用现状美国是最早在汽车制造业中应用激光的国家，GM公司早在1974年就将其用于处理操纵齿轮箱内孔，使耐磨性提高9倍，操作费用仅为高频淬火或渗碳处理的20%，目前在该公司生产线上运行的激光器超过300台。Ford和Chrysler公司在开发1995-1996年新车型和传送系统时也计划继续增加激光焊接的能力，并与LLNL合作，各投资150万美元开发高功率的二极管泵浦板条YAG激光器用于汽车制造中的焊接和切割，已经取得很大进展，用1.6cm9cm0.4cm的板条状YAG激光器输出1kW。在欧洲汽车工业受益于欧共体Eu
6、reka和BRITE计划；特别是德国，它在欧洲汽车工业占支配地位，Fraunhofor激光研究所和Thssen激光实验室都得到政府支持。欧共体、联邦政府都给主要的汽车制造商如Benz，Volkswagen，BMW等以财政支持，加强他们在激光应用方面的投资，使这方面发展十分迅速。日本的汽车工业在1982年时几乎没应用激光，而到1988年时在生产线上运行的激光器已达600台，目前占世界装机总数的50%，居世界之首，其中C02激光器占大部分。CO2光器被主要用于切割和打孔，占CO2光器的84%；标记则是YAG激光器最大的用户，占YAG激光器的54%。3. 激光加工技术在汽车工业中的应用3.1 激光拼
7、焊激光拼焊是在车身设计制造中，根据车身不同的设计和性能要求，选择不同规格的钢板，通过激光截剪和拼装技术完成车身某一部位的制造，例如前挡风玻璃框架、车门内板、车身底板、中立柱等。激光拼焊具有减少零件和模具数量、减少点焊数目、优化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺寸精度等好处，目前已经被许多大汽车制造商和配件供应商所采用。激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧面车身的焊接，传统焊接方法的电阻点焊已经逐渐被激光焊接所代替。用激光焊接技术，工件连接之间的接合面宽度可以减少，既降低了板材使用量也提高了车体的刚度。激光焊接零部件，零件焊接部位几乎没有变形，焊接速度快，而且不需要焊后热处理，
8、目前激光焊接零部件已经广泛采用，常见于变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链等。3.2 激光远程焊技术由于传统激光焊接系统在焊接位置之间快速移动的速度相对较低，在生产实际中很难达到大批量生产要求。这一缺点在焊点分布多的复杂三维零件上的应用显得尤为突出。高光束质量、高功率新型盘形激光器和光纤激光器的应用推广，为激光远程焊接技术的实现奠定了硬件基础。如今远程激光焊接已经正在成为一种替代传统汽车白车身应用中电阻点焊的一种手段。远程激光焊接的概念仍然在发展当中，系统不断被改良以满足用户生产中的需求。供应商正努力降低高昂的初始设备投资和夹具复杂性所带来的影响。随着激光技术的发展，比如更高光束质量、更短波长激光器
9、以及高功率传输光纤及镜片导光方式的研制，此外还有不使用保护气体的手段，使用激光远程焊技术进行多工位加工以最大化激光使用时间，获得高质量的焊缝和更高产量的生产将成为现实。结语：与传统焊接系统相比，激光焊接系统不仅能加工出质量更好、重量更轻的焊接零件，而且还具有许多其他优点，如能为设计者在设计焊缝位置和几何形状方面提供更大的灵活性，并且不以降低焊接速度为代价。设计者可以根据计算/模拟程序所得出的结果将焊缝的几何形状设计成最适于所要焊接的位置，设计者还可以将所要求的焊缝数目减至最少，使零件的刚度最佳化，保证了车辆的安全，并使加工成本降至最低。参考文献：1陈长军，张敏，马红岩，林希峰，闫文清. 激光技术在汽车工业上的应用J. 机械工程师，2007（9）：16-18.2周建忠，张永康.激光加工技术在汽车车身制造中的应用J.电加工与模具，2000（4）.
