汽車行業中（zhōng）采用激（jī）光（guāng）焊接的案（àn）例司空（kōng）見（jiàn）慣，無論是白車身還是裝飾好的車，僅憑肉眼就能分辨的車身結構就有頂蓋與後蓋，其他類似車門、門檻和齒輪等結構雖不易被發現，整車也因為有（yǒu）了激（jī）光焊接的質量保障而變得更加輕便節油（yóu），也更加安全（quán）。國內激光企業（yè）對（duì）激光焊項目垂涎欲滴，苦於係統平（píng）台搭建、工藝（yì）穩定性等關鍵問題而望而卻步。華工激光法利萊，秉承多年從事汽車廠激光（guāng）焊項目的豐富經驗，從技（jì）術應用的角度講述了項目的技巧，本次應相關汽車廠的邀請（qǐng），就相關技術問題，作一個全麵的（de）技術交（jiāo）流，內（nèi）容問答式（shì）進行。

      問題一：激光（guāng）焊接在汽車行業的典型應用，包括車門，底板，白車身等（děng）有哪些優（yōu）勢（shì）？ 

      法（fǎ）利萊：就激光焊而言，是利用激光的高集中度的熱量，熔化或不熔化填充材料而將被（bèi）焊母材連接在一起的（de）過程。激光的（de）瞬間溫度（dù）可高達6000℃，能量密度（dù）高，是其他熱源能量的100~1000倍，可（kě）實現（xiàn）大（dà）的深寬比焊縫，熱（rè）影響區小，焊縫變形小，密（mì）封（fēng）性能好是其主要特色（sè）。針對不同工（gōng）藝，其功效有所不（bú）同。

      從圖中可以（yǐ）看出，針（zhēn）對白車身，激（jī）光釺焊焊縫均勻美（měi）觀，可直接作為外（wài）觀件來展示，焊縫一致（zhì）性和密封性好，同時也減少了後期（qī）塗膠的煩惱。

      
 
      圖1 飾好的車頂激光釺焊與點焊效果（guǒ）比較

      
  
      圖2 光釺焊頂蓋效果與點焊頂蓋（gài）效果

      激光釺焊白車（chē）身頂蓋：

      •激光釺焊可明顯減少（shǎo）搭焊材（cái）料和密封條，以及密封膠的用（yòng）量，減少工序；
      •激（jī）光（guāng）釺（qiān）焊外觀成型美觀，且為連續焊縫，密封性好（hǎo）；
      •激光（guāng）釺焊熱量集中，一半作用於釺料，焊接變形小；
      •激光釺焊時與板材無力作用（yòng），不存在點焊引起（qǐ）的板壓痕和變形缺陷

      激光拚板焊車門：

      •焊（hàn）縫處的熱應變值較低（dī），熱影響區（qū）小，通過激光束的聚焦給工件邊（biān）緣提供焊接需要的高能量，聚焦點的直徑可以達（dá）到（dào）零點幾（jǐ）毫米，保留了（le）材料的原有成形性能；
      •無需任何其他模具或工裝費用，焊縫較狹窄且平整（zhěng），消除成形過程（chéng）的不利影（yǐng）響，避免了（le）破壞工具、模具的危險。

      圖3 光拚板焊應用於車門（mén）

      圖（tú）4 光焊相對點焊的結構變化

      激光掃描焊門檻：

      •通過激光頭內（nèi）部鏡片移動帶動光斑的（de）移動，焊接速度快，最快可達50m/min；
      •可實現500mm長焦距（jù），大範圍焊接；
      •利用軟件編程焊縫軌跡，從而實現焊接形狀的（de）多樣性；

  
      圖5 光掃描（miáo）焊門檻圖
 

      圖6 掃（sǎo）描焊（hàn）軌跡及焊接特性

      問題二：激（jī）光（guāng）焊接有這麽多優點，針對（duì）具體的白車身，激光焊接對（duì）車身結（jié）構有什麽具體（tǐ）要求？對相關零件有什麽具體（tǐ）要（yào）求？

     法利萊：激光焊接屬於精密加工，速度高（gāo）、變形小、強度好，對相應結構（gòu）件的裝配尺寸及（jí）結構件本身（shēn）的型麵尺寸要求比點焊有很大提高，以激光釺焊為例，對車身結構要求：

      •頂（dǐng）蓋與側圍衝壓件（jiàn）變化，由原來翻邊變為（wéi）無（wú）翻邊；
      •焊縫結構的變化，頂蓋成（chéng）50°角左右，折彎半徑（jìng）1~2mm；
      •焊縫的間隙均勻且不（bú）大於0.3mm；
      •車身定位精度要求見表；

      表（biǎo）1 身重定位精度要求

      圖7 蓋與側圍激（jī）光釺（qiān）焊結構

      圖（tú）8 光釺焊頂蓋與側（cè）圍尺寸（cùn）

      表2 某汽車廠對頂蓋與側圍尺寸要（yào）求（qiú）

      問題三：能否用具體數據談談白車身（shēn）激光焊投資回報分析？

      法利（lì）萊：

      以塑料基的頂蓋裝（zhuāng）飾條為例，每台車成本價格在單車50元以上，某些高檔的鋁基裝飾條為單車180元左右（根據高檔車於普（pǔ）通車的比例計算（suàn）出）， 其成本節省量非（fēi）常可觀（神龍數據）。

      對於使用點焊而想借助激光焊的結（jié）構，可減少15mm的接縫邊，由於可省去鑲（xiāng）邊，所以每輛車可消減150元的成本（大眾汽車數據）。

      若四門內板使用激光拚板（bǎn）焊，當年產量達到30萬時，則（zé）每輛車可以（yǐ）降低成本50元，若左右前縱梁應用激光拚板焊，當年產（chǎn）量達到22萬時，則每輛車可以降低25元（江淮（huái）汽車數據）。

      而使用激光焊僅需（xū）要水、氣、電（diàn）、焊絲的（de）消耗，除了前期設（shè）備投入，後期的使用維（wéi）護費用非常低廉，通常一套（tào）激光焊接係統可穩定運行10年，因此其使用成本（běn）小而所能創造的效（xiào）益（yì）非常（cháng）高。另外，考慮到車型升（shēng）級換代，同一套激光焊係統可繼續使用，隻需要重新設計夾具就行。

      問題四：激（jī）光焊接作為一種革新的、先進製造技術，應用（yòng）於白車身，對相關工裝及配套有什麽要求？

      法利萊：激光焊接是一種精密的（de）加工工藝，對激光（guāng）加工係統、車身定位及重定位精度、焊縫的裝配間隙都有要求，具體如下：

      對（duì）激光加工係統的要求：主要體現在保證係統運行的穩定性，目前多采用光纖激光器，配備光纖傳輸。為了維持激光功率的穩定性，通過DI水冷卻，保證激光功率模塊在發光時的穩定性，並（bìng）通過TAB水保證DI水的運行要求，對水的監控數據包括水溫、水流量、導（dǎo）電率等，同時對激光房還有使（shǐ）用（yòng）溫度、濕度和參考露點的（de）要求（qiú）。傳輸光纖（xiān），通（tōng）過對（duì）柔性的傳輸光（guāng）路而使得激光應用（yòng）變得容易。但本身比較脆弱，自身折彎半徑不能小（xiǎo）於200mm，使用過程中，通過橋架等結構密封固定。

      車身定位及重定位精度：激光焊接應用於車身，是全自動加工的過（guò）程。對車身的定（dìng）位和重（chóng）定位精度有較高要求（qiú），這就對機運線的滾（gǔn）床和衝壓件的質量以及裝配有較高要求。通常采用五道模（mó）或六道模工序控（kòng）製車身衝壓質量，采用帶定位（wèi）銷的（de）升降滾床來控製車身的重定位精（jīng）度，並通過前道工序的加（jiā）工（gōng）質量（liàng）來（lái）保證（zhèng）激光焊縫的定位精度。因此，激光焊前期，需要在激光焊接（jiē）前後工位對車身尺寸進行3D測量。

      焊縫的（de）裝配間隙：對（duì）於激光熔焊，鍍鋅板的裝配間隙為0.1~0.15mm，以保（bǎo）證焊接時鍍蒸氣容易逸出；非鍍鋅板的裝配間隙（xì）為<0.1mm；對（duì）於激光釺焊，裝配間隙控製在0.3mm以內。這就對工（gōng）裝的裝（zhuāng）夾效果提出挑戰（zhàn）。

        車頂激光焊用琴鍵式壓塊夾具

      問題五：白車（chē）身激光焊與傳統點焊（hàn）的比較，有哪（nǎ）些優勢（shì）和不足？

      法（fǎ）利萊：激光焊的主要特性是熱量集中，能實現大的焊縫深寬比，速度快能減小（xiǎo）變形（xíng），且是一種無接觸的（de）焊接，光（guāng）纖激光器基本上免維護，具體應用於汽車，優勢主要體現以下方麵：

      - 激光焊接速度快，焊接熱量集中，能實現大熔深的窄焊縫；
      - 線能（néng）量（liàng）的控製，能實（shí）現焊接過程中小變形或無變形；
      - 激光焊密封性好，能減少車在行駛中的噪音；
      - 激光焊接是無接觸或無壓力（lì）焊接，過程中不會（huì）對板材本身造成影響，也不會出現點焊時容易造（zào）成的板材機（jī）械扭曲和波浪邊緣等（děng）缺陷；
      - 激光焊能消除點焊的易損件（jiàn）更換。

      通過實驗發現，常規（guī）點（diǎn）焊所用的6mm電極帽的焊縫強度，等效激光熔焊焊縫長度為20mm（熔寬小於1mm時），即說明焊縫長度大於（yú）20mm，其強度就高於點焊強（qiáng）度。

      點焊強度等效激光熔焊焊縫長（zhǎng）度的強（qiáng）度試驗

      不足：

      - 激光焊光斑小（xiǎo）能量集（jí）中，對衝壓件要求高；
      - 激光焊返修比其他焊接困難；
      - 激光焊（hàn）工藝涉及（jí）光學、材料、電氣（qì）、機械等，對操作人員的要求（qiú）高；
      - 激光器、激光頭等核心設備價格昂（áng）貴，初期（qī）投資相對較高。

      問題六：白車身激光（guāng）焊項目（mù）過程，對人員和設備的要求？

      法利萊：白車身激光焊，按焊接工件分布特性，可以分為主線焊接（jiē）件和非主線焊接件，主線焊接受前後機運線約束，不能隨意停機，因此，對人員和設（shè）備要求最高。非主線（xiàn）焊接件（jiàn），也需要滿足相應時（shí）間節拍（即CT）和焊接質量要（yào）求，對人員和設備的要求也比（bǐ）常規點焊和氣保焊嚴格。另外，考慮（lǜ）到很多新建生產線，車身質量是穩定提升（shēng）的過程，也相應將此項內容作為考慮點之（zhī）一。我們提供設備的（de）同時，也（yě）輸出設備操作和調試相關培訓，確保在公司技術人員撤離現場汽車廠技術人員能夠銜接（jiē）。

      表1 白車身不同階段人員要求

      對設備的要求（qiú），主要（yào）體現在設備的穩定性，功能安（ān）全性，因為（wéi）激光加工設備昂貴，需要係統具備一定的防錯和防誤操作能力。備品備件明確采購周（zhōu）期，易損件提供跟換時間經驗等。