激光焊接是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家汽車車身制造中應(yīng)用廣泛的一種成熟工藝。采用機(jī)器人激光焊接汽車白車身技術(shù)取代傳統(tǒng)的電阻焊接工藝。不僅可以提高焊接質(zhì)量，改善車身部件的機(jī)械力學(xué)性能，而且可以節(jié)省材料，大大降低車身的制造成本。世界著名的汽車公司紛紛采用機(jī)器人激光焊接工藝用于其汽車車身的生產(chǎn)，至2010年，美國(guó)三大汽車公司50％的車身部件點(diǎn)焊生產(chǎn)線已被機(jī)器人激光焊接生產(chǎn)線所取代。

（一）激光焊接原理

焊接的實(shí)質(zhì)是利用局部加熱或加壓，或既在加熱的同時(shí)又加壓的辦法，使被連接處的金屬熔化或進(jìn)入塑性狀態(tài)，促成被連接處金屬的原子相互滲透并接近到0.3nm-O.5nm的金屬晶格距離，完全利用金屬原子間的結(jié)合力把兩個(gè)分離的金屬板件連接起來。當(dāng)激光照射到金屬表面的功率密度大于時(shí)，金屬表面溫度可在極短的時(shí)間內(nèi)()升高到金屬的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)以上使其熔化和氣化，形成金屬液體和金屬蒸汽，金屬蒸汽能產(chǎn)生足夠的壓力，克服液態(tài)金屬的表面張力和重力，從而排開部分液態(tài)金屬，使激光照射的熔池下凹，形成小孔。激光束在小孔底部繼續(xù)加熱，使金屬液化和汽化，所產(chǎn)生的金屬蒸汽繼續(xù)壓迫坑底的液態(tài)金屬并使其排向熔池四周(甚至溢出)，從而使小孔進(jìn)一步加深，這個(gè)過程連續(xù)進(jìn)行下去，會(huì)在液態(tài)金屬中形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的小孔。當(dāng)激光束在小孔產(chǎn)生的金屬蒸汽壓力與液態(tài)金屬的表面張力和重力平衡后，小孔不再加深而形成一個(gè)穩(wěn)定深度的小孔，這就是小孔效應(yīng)。當(dāng)激光束向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成穩(wěn)定的小孔也向前運(yùn)動(dòng)，小孔前方的金屬不斷熔化和氣化，熔化的金屬流向小孔后方，并借助液態(tài)金屬的表面張力和重力進(jìn)行彌合，凝固形成焊縫。

（二）激光焊接優(yōu)點(diǎn)

與其他焊接技術(shù)相比，激光焊接的主要優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)激光焊接速度快、深度大、熱變形小、無刀具磨損，無切削力作用于工件，后續(xù)加工量小。

(2)能在室溫或特殊的條件下進(jìn)行焊接，焊接設(shè)備裝置簡(jiǎn)單。例如，激光通過電磁場(chǎng)，光束不會(huì)偏移。激光在真空、空氣及某種氣體環(huán)境中均能施焊，并能通過玻璃或?qū)馐该鞯牟牧线M(jìn)行焊接。

(3)激光聚焦后，功率密度高，深寬比可達(dá)5︰1，最高可達(dá)10︰10。

(4)可焊接難熔材料如鈦、石英等，并能對(duì)異性材料施焊，效果良好。例如，將銅和鉭兩種性質(zhì)截然不同的金屬焊接在一起，合格率幾乎100%。

(5)可進(jìn)行微型焊接。激光束經(jīng)聚焦后可獲得很小的光斑，且能精密定位，可應(yīng)用于大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的微、小型元件的組焊中，不僅生產(chǎn)效率大大提高，且熱影響區(qū)小，焊點(diǎn)無污染，大大提高了焊接質(zhì)量。

(6)可焊接難以接近的部位，實(shí)施非接觸式遠(yuǎn)距離的焊接，具有很大的靈活性。尤其是近幾年來，在YAG與光纖激光加工技術(shù)中采用了光纖傳輸技術(shù)，使激光焊接技術(shù)獲得了更為廣泛的推廣與應(yīng)用。

(7)激光束易實(shí)現(xiàn)光束按時(shí)間與空間分光，能進(jìn)行多光束同時(shí)加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。

（三）激光焊接國(guó)內(nèi)外應(yīng)用概況

工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在汽車車身制造中廣泛采用機(jī)器人激光焊接技術(shù)取代傳統(tǒng)的焊接工藝，這不僅可以提高焊接質(zhì)量，改善車身部件的機(jī)械力學(xué)性能，而且可以節(jié)省材料，大大降低車身的制造成本。世界著名的汽車公司紛紛采用機(jī)器人激光焊接工藝用于其汽車車身的生產(chǎn)。Volvo(沃爾沃)是最早開發(fā)車頂激光焊接技術(shù)的廠家。其后世界各大汽車公司紛紛效仿，如德國(guó)大眾公司的AudiA6、GolfA4、Passat車型，BMW(寶馬)公司的5系列和Opel(歐寶)公司的Vectra車型車頂均采用了激光焊接。Audi(奧迪)汽車公司使用激光焊接生產(chǎn)車身輔助構(gòu)架，每天可完成2000件。BMW(寶馬)、Opel(歐寶)、Volvo(沃爾沃)汽車公司也已建成激光焊接和切割生產(chǎn)線，用于車身構(gòu)架和覆蓋件的制造。意大FIAT(菲亞特)在大多數(shù)鋼板組件的焊裝中采用了激光焊接。NISSAN(日產(chǎn))、HONDA(本田)和TOYOTA(豐田)汽車公司在制造車身覆蓋件中都使用了激光焊接工藝。GM(通用)汽車公司采用了車身覆蓋件激光焊接生產(chǎn)線，用來生產(chǎn)1995年魯米那4門車和蒙特卡羅2門車，使鋼板的損失降低20％-30％，大大降低成本較高的鍍鋅鋼板消耗。在都市Develle車的制造中，采用激光焊接方法焊接高強(qiáng)鋼的B立柱和車頂，省去了原來用于加固的沖壓件，降低了工裝費(fèi)用，提高了焊接質(zhì)量。Soundronic公司生產(chǎn)的車身鋼板激光焊機(jī)可連續(xù)焊接2440mm的焊縫，在一個(gè)焊接循環(huán)中實(shí)現(xiàn)單道或多道焊焊縫，使制造成本降低20％-30％。Chrysler(克萊斯勒)公司1999年大切諾基車的一體式車身側(cè)板、門板及福特公司2001Explor／Moumaineer車的門內(nèi)板都采用了激光焊接。一臺(tái)大功率激光器配上數(shù)控加工系統(tǒng)可取代十臺(tái)電阻焊機(jī)械手，且效率是電阻點(diǎn)焊的十倍以上。僅僅激光焊取代電阻點(diǎn)焊一項(xiàng)平均每輛車身自重就可減輕60Kg。激光焊接技術(shù)正向高速度、高精度、高柔性、低成本、智能化、集成化的方向發(fā)展。

目前，激光焊接、激光釬焊、激光復(fù)合焊都已經(jīng)成功地應(yīng)用在白車身的焊接中，包括焊接白車身的車門、側(cè)圍、前圍、后圍、地板、頂蓋等，針對(duì)搭接、對(duì)接、角接等接頭形式，實(shí)現(xiàn)了鋁、高強(qiáng)鋼、高強(qiáng)度鍍鋅鋼等材料的有效焊接。不僅可以減少材料的消耗，減輕車身的重量，而且大幅提高了車身的強(qiáng)度和剛度。因此國(guó)內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家也希望把激光焊接工藝應(yīng)用到車身的生產(chǎn)制造中，但由于在技術(shù)及裝備上的落后，無法獨(dú)立研發(fā)，只能完全依靠進(jìn)口。因此有必要對(duì)激光焊接工藝、裝備，及其車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)改型作深入的研究。

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的發(fā)展,汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，汽車的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)必將成為世界汽車工業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。而汽車制造中激光焊接、切割技術(shù)的應(yīng)用,必將為車身制造業(yè)帶來重大變革,為企業(yè)帶來巨大的效益,同時(shí)大大提高和增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)外先進(jìn)汽車生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)表明，激光加工技術(shù)的推廣將顯著提高我國(guó)汽車工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量水平以及在國(guó)際中的競(jìng)爭(zhēng)力。