目前汽車(chē)車(chē)身焊接主要有電阻點(diǎn)焊、激光焊、MIG和MAG焊等方式，其中激光焊接技術(shù)主要用于車(chē)身不等厚板的拼焊和車(chē)身焊接。激光焊接主要用于車(chē)身框架結構的焊接，例如頂蓋與側圍的焊接。激光焊接運用于汽車(chē)，可以降低車(chē)身重量從而達到省油目的；提高車(chē)身的裝配精度，使車(chē)身剛度提升30%，從而提高了車(chē)身安全性；降低汽車(chē)車(chē)身制造過(guò)程中的沖壓和裝配成本，減少車(chē)身零件的數目，提高車(chē)身一體化程度。

1、激光焊的架構

激光焊接應用采用激光作為焊接熱源，工業(yè)機器人作為運動(dòng)系統。激光熱源的優(yōu)勢在于，它有著(zhù)極高的加熱能力，能把大量的能量集中在很小的焊接點(diǎn)上，所以具有能量密度高、加熱集中、焊接速度快和焊接變形小等特點(diǎn)，可實(shí)現薄板的快速連接。

（1）激光源：用于激光焊接的激光源主要有CO2氣體激光源和YAG固體激光源兩種。激光源最重要的性能是輸出功率和光束質(zhì)量。從這兩方面考慮，CO2激光源比YAG激光源具有更大優(yōu)勢，是目前深熔焊接主要采用的激光源。

（2）光導和聚焦系統：光導聚焦系統由圓偏振鏡、擴束鏡、反射鏡或光纖及聚焦鏡等組成，實(shí)現改變光束偏振狀態(tài)、方向、傳輸光束和聚焦的功能。這些光學(xué)零件的狀況對激光焊接質(zhì)量有極其重要的影響。在大功率激光作用下，光學(xué)部件，尤其是透鏡性能會(huì )劣化，使透過(guò)率下降，產(chǎn)生熱透鏡效應，同時(shí)表面污染也會(huì )增加傳輸損耗。

（3）焊接機器人：由于激光熔焊、激光-MIG復合焊接技術(shù)方法的不同以及焊接接頭形式的不同，所以對焊接接頭的裝配精度要求也不同。搭接焊縫的激光熔焊和角焊縫的激光釬焊可以采用普通的焊接機器人。對于對接焊縫的激光釬焊和激光焊必須采用區別于常規機器人的絞臂式焊接機器人，通常設計焊縫自動(dòng)跟蹤矯正系統。

（4）焊接夾具：可以保證激光焊接時(shí)所連接板材或總成的精確定位，保證焊縫間隙，防止焊接變形，從而提高激光焊接接頭的質(zhì)量。

（5）激光焊接控制系統：控制系統主要包括焊接過(guò)程的視頻監視系統、機器人的焊縫自動(dòng)跟蹤系統和矯正系統、送絲控制系統等。對于不同的激光焊接方式，控制系統的組成也有所相同。激光熔焊無(wú)需送絲系統、焊縫自動(dòng)跟蹤系統和運行軌跡矯正系統。

2、激光焊的優(yōu)勢

激光焊接的主要特點(diǎn)如下：

（1）熱量輸入很小、焊縫深寬比大，熱影響區小導致工件收縮和變形很小，無(wú)需焊后矯形；

（2）焊縫強度高、焊接速度快、焊縫窄且通常表面狀態(tài)好，免去焊后清理等工作；

（3）焊接一致性、穩定性好一般不加填充金屬和焊劑，并能實(shí)現部分異種材料焊接；

（4）光束易于控制，焊接定位精確易于實(shí)現自動(dòng)化；

（5）非接觸加工，不需對工件加壓和進(jìn)行表面處理；

（6）焊點(diǎn)小、能量密度高、適合于高速加工；

（7）短時(shí)間焊接，既對外界無(wú)熱影響，又對材料本身的熱變形及熱影響區小，尤其適合加工高熔點(diǎn)、高硬度、特種材料；

（8）無(wú)加工噪音，對環(huán)境無(wú)污染；

（9）可通過(guò)光纖實(shí)現遠距離、普通方法難以達到的部位、多路同時(shí)或分時(shí)焊接；

（10）很容易改變激光輸出焦距及焊點(diǎn)位置；

（11）很容易搭載到自動(dòng)機、機器人裝置上；

（12）與其它焊接工藝方法比較激光焊接的前期投資較大；

（13）被焊工件裝配精度高，相對而言對光束操控的精確性也有較高的要求；

（14）由于飛濺大，穿透焊的焊縫相對于釬焊更粗糙，但是強度比普通點(diǎn)焊要高很多。

3、激光焊的應用

應用于車(chē)身的激光焊接主要分為兩種方式：一種為熔焊，不需要填充物質(zhì)，激光直接作用在工件表面上進(jìn)行焊接；另一種為填充焊，即通常所說(shuō)的釬焊，主要應用于汽車(chē)頂蓋的焊接。

3.1熔焊

根據激光束能量密度的大小，熔焊又可分為熱傳導焊和穿透焊。

（1）熱傳導焊

由于激光匯聚于一點(diǎn)時(shí)會(huì )產(chǎn)生相當高的溫度（與能量密度大小有關(guān)），當溫度達到1490℃時(shí)，鋼板就會(huì )熔化，利用此種熱效應進(jìn)行焊接的方式為熱傳導焊，其過(guò)程為：首先通過(guò)激光將工件表面加熱到熔點(diǎn)，金屬熔化后會(huì )形成一個(gè)半球形的熔池，熔池的半徑和深度慢慢增大，當吸收的激光能量與熔池向四周擴散的熱量達到平衡時(shí)，熔池便不再擴大。沿預定軌跡移動(dòng)激光光束，熔池也隨之移動(dòng)，熔池前方的金屬不斷熔化，后方的金屬冷卻，從而形成一條焊縫。熱傳導焊的優(yōu)點(diǎn)體現在焊縫光滑且飛濺少，速度為1～3m/min，焊縫深度與寬度比小于1。此焊接方式多用于平板拼焊。

（2）穿透焊

在汽車(chē)白車(chē)身上，因為焊接鋼板有2～4層，厚度可達4mm，所以對焊縫的深度有更高的要求，此時(shí)熱傳導焊無(wú)法滿(mǎn)足工藝的要求，這就需要另一種焊接方式—穿透焊，穿透焊具有速度快、熔深更深的特點(diǎn)，它對激光能量密度的要求遠高于熱傳導焊。當激光作用于工件表面時(shí)，金屬迅速汽化（在2590℃鋼板就會(huì )汽化為蒸汽），以蒸汽的形式擴散出熔池，并形成一個(gè)蒸汽通道，激光在通道內進(jìn)行多次反射可以使金屬對激光能量的吸收率增加到75%，在這里稱(chēng)之為“小孔效應”，當產(chǎn)生的蒸汽壓力不足以擴散出熔池時(shí)，熔池便不再加深，形成一個(gè)穩定的焊接狀態(tài)。熔池經(jīng)過(guò)的位置，在蒸汽通道周?chē)纬山饘偃垡毫鲃?dòng)，使上下兩層板熔合在一起，金屬冷卻后，便形成一條高強度焊縫。與熱傳導焊相比，穿透焊的優(yōu)勢在于其焊接深度更深、速度更快，對于4mm厚的低碳鋼板材，焊接速度可達5m/min；而其缺點(diǎn)在于其將金屬迅速汽化后產(chǎn)生的大量飛濺容易損傷工件及加工設備。

3.2填充焊（釬焊）

另一種焊接方式為填充焊，此種方式并不熔化工件本身，而是利用激光的熱效應熔化焊絲，并將其填充到所需焊接的兩個(gè)工件之間，其優(yōu)點(diǎn)在于焊縫美觀(guān)，產(chǎn)生的熱變形小，汽車(chē)頂蓋的焊接多采用此種方式。汽車(chē)頂蓋激光釬焊技術(shù)是最早應用于車(chē)身加工的激光工藝，其原理為利用激光將焊絲（一般為銅硅合金）熔化并填充到頂蓋與側圍工件的縫隙中，不但起到連接的作用還可以進(jìn)行密封。穿透焊的過(guò)程與釬焊有所不同，激光在兩層鋼板上進(jìn)行穿透焊接，無(wú)焊絲填充，機器人帶動(dòng)鏡頭按照預先編定的軌跡直接焊接，無(wú)需導向裝置。穿透焊采用激光功率為4kW，遠高于釬焊。因為焊接中需要熔化工件，所以在焊縫的兩端需要設置功率斜坡，即在焊接起始時(shí)，功率在30ms內從1kW線(xiàn)性增加至4kW，結束時(shí)功率在30ms內從4kW降到1kW。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于避免在起弧和收弧時(shí)將鋼板焊穿，形成小洞，從而影響焊接質(zhì)量。激光源采用YAG連續型激光發(fā)生器，最高輸出可達4kW，由于焊絲的熔點(diǎn)相對鋼板要低，所以選擇激光的輸出功率范圍為（1.8～2）kW，在熔化焊絲的同時(shí)，保證頂蓋和側圍不產(chǎn)生熱變形。激光采用柔性的光纜傳輸，可以使激光發(fā)生器與焊接工位分開(kāi)，避免設備受到損傷。根據焊絲直徑的大小，在焊接端利用光學(xué)鏡頭改變激光聚焦的光斑大小使之相互匹配，如焊絲直徑為1.0mm，將激光聚焦的光斑直徑調整為1.2mm，使激光最大限度地作用于焊絲上。焊接過(guò)程中由機器人帶動(dòng)自適應式焊接鏡頭，轉動(dòng)軸帶動(dòng)伸縮臂在水平方向上轉動(dòng)，而伸縮臂自身可以在垂直方向移動(dòng)。一般車(chē)身的激光焊縫長(cháng)達42m，保證了其整體尺寸的精確性、車(chē)身強度和剛性。采用激光釬焊的車(chē)頂只有一條細致平滑的焊縫，直接作為外表面以增加車(chē)身的流線(xiàn)視覺(jué)效果，而采用傳統點(diǎn)焊工藝的車(chē)頂則有兩條橡膠密封條。

汽車(chē)白車(chē)身頂蓋激光自動(dòng)焊接成套設備

如今激光焊接應用于汽車(chē)車(chē)身生產(chǎn)已經(jīng)成為一種趨勢，采用激光焊接不僅可以降低車(chē)身重量、提高車(chē)身的裝配精度，同時(shí)還能大大加強車(chē)身的強度，在用戶(hù)享受舒適的同時(shí)，為其提供更高的安全保障。作為國內首套汽車(chē)白車(chē)身激光焊接成套設備，法利萊“轎車(chē)車(chē)身頂蓋激光焊接柔性生產(chǎn)線(xiàn)”打破了國外企業(yè)在該領(lǐng)域的壟斷地位，填補了國內空白。經(jīng)過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)，目前已成功應用于多條整裝焊接生產(chǎn)線(xiàn)，焊接速度達4.8m/min，比世界上同類(lèi)型設備快30%，但價(jià)格卻比國外同類(lèi)型生產(chǎn)線(xiàn)低40%，大大降低了整機制造成本，提高了民族品牌汽車(chē)的國際競爭力。