高新激光焊接技術將開啟汽車制造新時代

在20世紀90年代中期，BMW公司利用激光焊接機器人完成了BMW 5系列轎車的第一條焊縫，焊縫總長度達12m。到2003年7月，激光焊接焊縫的總長度累計達到150萬米。

激光技術競爭的結果是強化了其在汽車制造工業(yè)中的應用。Daimler Chrysler公司焊接（設備和零部件）技術課題組的負責人Christian Elsner先生認為：激光焊接最主要的應用領域是汽車傳動系統(tǒng)和汽車車架的焊接制造。激光焊接長期以來并沒有被充分利用，新的激光焊接電源和更高的功率使得激光焊接擠進了長期以來一直被傳統(tǒng)焊接技術所占據的“領地”。

激光技術在汽車工業(yè)中之所以得到了極為廣泛的應用，與研究所的科技工作者們的勞動是分不開的。Daimler Chrysler公司生產技術與材料技術研究所打算在將來進一步加強與物理研究所的密切合作，使焊接生產過程中的傳感器技術能有更好的結果。工業(yè)控制系統(tǒng)生產企業(yè)、工業(yè)控制系統(tǒng)應用企業(yè)與科學研究機構之間的合作越緊密，合作的結果就越富有成效。

新的激光焊接方案

目前，一些研究機構和工業(yè)企業(yè)正在研制開發(fā)新的激光焊接方案。新型晶體管脈沖的沙本激光器（Diodengepumpte Scheibenlaser）就是一個這樣的范例。斯圖加特激光工具研究所（IFSW）的指出：新的沙本激光技術是一個全新的晶體管固體激光技術方案，它有著很高的激光效率和很好的激光聚焦性能。

產生激光的介質是一個極薄的反射片，其厚度在百分之幾到二百分之幾微米之間。脈沖激光射束經緊湊的折射鏡系統(tǒng)多次折射，最后經晶體射出。盡管反射片厚度尺寸很小，但是其反射能力極高，總效率也很高。Hügel先生認為：這種激光技術集CO2激光技術與Nd：YAG固體激光技術的優(yōu)點于一身，在將來可以開辟更多新的應用領域。

激光焊接的使用量在不斷增長，德國VW公司的Touran轎車就是一個很好的例證。在這一新型轎車中，激光焊點的數(shù)量達到了1400個、焊縫的總長度達70m。在舒適、美觀的敞蓬轎車的生產中，VW公司的技術人員與奧地利的焊接專家Fronius公司合作研制開發(fā)了一種激光混合焊接技術。在高級敞蓬轎車的車門上，激光混合焊接焊縫的長度達到了3570mm，是純激光焊接焊縫長度的3倍。

激光混合焊接技術

VW公司的材料專家認為：與純激光焊接技術相比，利用激光混合焊接技術可大大提高板金件縫隙的連接能力。從而使得VW公司可以更加充分地利用激光高速焊接時電弧焊接的工藝穩(wěn)定性。另一個應用實例是BMW 5系列的寶馬轎車的鋁合金隔板采用這種激光混合焊接技術與內高壓變形加工的鋁合金支架焊接在一起。

與各種單獨使用的激光焊接技術相比，激光混合焊接技術具有顯著的優(yōu)點。對于激光混合，優(yōu)點主要體現(xiàn)在：更大的熔深/較大縫隙的焊接能力；焊縫的韌性更好，通過添加輔助材料可對焊縫晶格組織施加影響；無燒穿時焊縫背面下垂的現(xiàn)象；適用范圍更廣；借助于激光替換技術投資較少。對于激光MIG惰性氣體保護焊混合，優(yōu)點主要體現(xiàn)在：較高的焊接速度；熔焊深度大；產生的焊接熱少；焊縫的強度高；焊縫寬度小；焊縫凸出小。從而使得整個系統(tǒng)的生產過程穩(wěn)定性好，設備可用性好；焊縫準備工作量和焊接后焊縫處理工作量小；焊接生產工時短、費用低、生產效率高；具有很好的光學設備配置性能。

但是，激光混合焊接在電源設備方面的投資成本相對較高。隨著市場的進一步擴大，電源設備的價格也將會有所下降，并將使激光混合焊接技術在更多的領域中得到應用。至少激光混合焊接技術在鋁合金材料的焊接中是一種非常合適的焊接工藝，將在較長的時期內成為主要的焊接生產工具。

雙焦點激光焊接技術

據BMW公司的專家介紹，在焊接隔板時，BMW公司采用了雙焦點激光焊接技術。因為該技術在鋁合金材料的焊接過程中有很好的性能，因此廣泛應用于BMW公司的大批量生產過程中。

在激光焊接中，雙焦點激光焊接技術可在被焊接材料上形成間距很小的兩個聚焦點，可實現(xiàn)激光光束的分束和疊加。兩個激光光源的疊加形成一束激光光束，可大大提高激光功率、生產的穩(wěn)定性、產品質量和生產靈活性。激光焊接功率的提高一方面可以提高激光焊接焊縫的深度；另一方面又可提高激光焊接的焊接速度；同時還可避免鋁合金焊接中常見的熔洞和燒穿等焊接缺陷。

激光焊接技術的標準化

從激光焊接技術的用戶企業(yè)的角度來講，一個沒有完全得以解決的問題是激光焊接技術的標準化問題。該問題集中體現(xiàn)在設備的連接接口和不同的焊接設備零部件方面。BMW的專家指出：標準化將使得激光光學設備、零部件的生產和制造在世界范圍內達到簡化。VW公司的專家與BMW的專家的觀點相似，并且認為標準化還可以提高激光設備的有效程度。

相反地，Trumpf Gesch ftsbereichs Lasertechnik的發(fā)言人則認為：在激光技術中，每年都有新的進步。因此在激光設備的生產廠家之間存在著非常強烈的競爭，這自然而然地阻礙了不同激光技術設備研制、開發(fā)企業(yè)統(tǒng)一的產品研制開發(fā)。所謂的標準化最終只能實現(xiàn)激光光纜接口的標準化。而做到這一步的前提條件是保質、保修的三包責任和三包過程得到說明和認可時。另一方面，該發(fā)言人也同意在激光應用技術的各個領域中，激光性能的發(fā)展趨勢是在不斷地提高。這種發(fā)展趨勢可以增大激光的功率和提高激光的射束質量。借助于新的激光產生方案和新的激光設備設計方案，也包括新的激光技術應用領域，這種發(fā)展趨勢可在今后不久得以實現(xiàn)。