激光焊接是依靠偏光鏡的反射作用，將激光光束反射后匯聚于聚焦裝置，從而使得聚焦點上蘊含著巨大的能量，如果將焦點移近工件，工件會在極短的時間內熔化和蒸發。因此，激光焊接設備中必須有大功率的激光器，目前，主要使用的激光器有兩類： □ 固體激光器（Nd：YAG激光器） 該激光器波長1.06mm，主要優點是產生的光束可以通過光纖傳送，因此可以省去復雜的光束傳送系統，適用于柔性制造系統或實現遠程加工，通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車工業常用輸出功率為3～4kW的Nd：YAG激光器。 □ 氣體激光器（CO2激光器） 該激光器采用分子氣體作為工作介質，產生平均波長為10.6mm的紅外激光，可以連續工作并輸出很高的功率，標準激光功率在2～5kW。 激光焊接工藝可以實現極小的工件變形和很高的焊接深度/寬度比，并可以獲得優質的表面焊接質量，因此與傳統焊接方法相比，可以獲得更好的工件加工質量以及經濟效益。另外，利用現代化的監測和質量控制手段也是必不可少的，包括利用電感、電容、聲波、光電等各種傳感器，通過電子計算機處理，針對不同焊接對象和要求，實現諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質量監測等項目，通過反饋控制調節焊接工藝參數，從而實現自動化激光焊接。汽車工業中，激光焊接技術主要用于車身拼焊、焊接和零件焊接。 LWY400P型激光焊接機激光焊接的主要優勢 1、靈活多樣的配套方式 激光焊接由于采用計算機控制，所以具有較強的靈活性和機動性，如：可以對形狀特殊的門板、擋板、齒輪、儀表板等零部件進行焊接；可以完成車頂和側圍、發動機架、散熱器架等部件的裝配焊接；配合光纖傳輸系統和機械手，可以實現自動化的汽車裝配生產線。這種靈活性決定了激光焊接可應用于現代高柔性的生產過程中，可以滿足用戶的各種需求，并降低用戶生產成本，使企業更具市場競爭力。 2、不需要對工件進行二次加工 激光焊接中，光束匯聚點的直徑微小，蘊含能量巨大。同時，由于激光焊接具有效率高、深/寬比大、焊縫處的熱應變值較低、熱影響區小等特點，因此，可以保證工件材料的原有成形性能，不需要對工件進行二次加工。 3、實現更可靠的汽車安全性 采用激光焊接，可以針對零部件不同部位的具體強度要求，采用不同厚度的鋼板，從而大大提高抗碰撞能力。同時，激光焊接可以實現更好的焊縫質量，從而顯著改善了車身的抗沖擊性和抗疲勞性。 4、簡化工藝步驟，減少設備投入 采用激光拼焊板可以在充分分析車身結構的基礎上優化部件設計，實現零部件的一體成形，相比于傳統汽車制造方式中將多個零部件沖壓后再用點焊連接起來的方式，激光焊接不僅可以提高車身的焊接質量，同時減少了大量沖壓設備和模具，增加了材料利用率，簡化了工序。如一輛汽車的車身和底盤由300種以上的零件組成，采用激光焊接可以把所有不分厚度、牌號、種類、等級的材料焊接在一起，制成各種形狀的零件，大大提高汽車設計的靈活性。 主要應用案例 目前，在汽車制造領域中，激光焊接技術主要用于在線車身焊接、非在線激光拼焊和零件焊接等。 1、在線車身焊接 在線車身激光焊接主要用于車身框架結構的焊接，例如頂蓋與側面車身的焊接。采用激光焊接技術，可以減少工件之間接合面的寬度，不僅降低了板材使用量，同時也提高了車體的剛度，提高了產品的市場競爭能力。 2、非在線激光拼焊 激光拼焊是在車身設計制造中，根據車身不同的設計和性能要求，選擇不同規格、不同厚度、強度和鍍層的鋼板焊接在一起，完成車身某一部位的制造，例如前后車門內板、前后縱梁、側圍、底板、輪罩、中立柱等。 3、齒輪及零部件激光焊接 采用激光焊接對齒輪等零部件進行加工，可以實現極微小的焊接變形，焊接速度快，而且不需要焊后熱處理。常用于變速器齒輪、氣門挺桿、車門鉸鏈、傳動軸、轉向軸、皮帶輪、排氣管、離合器等的焊接。 尤其在一些對氣密性要求較高的汽車零部件的制造中，激光焊接更具有不可替代的優勢。以乘用車ABS電磁閥的密封焊接為例，由于電磁閥處于液壓環境中，對整個焊接部位的密封性要求極高，即使是非常細小的裂紋都會對產品質量帶來極大地影響，傳統的氬弧焊無法從根本上解決細小裂紋的問題。“華工激光”根據合金材料的焊接特點開發出的新型合金材料激光焊接設備可以從根本上解決細小裂紋的產生，目前已經被廣泛應用于乘用車ABS電磁閥（圖1）、氣缸墊（圖2）、液壓挺桿（圖3）等汽車零部件的焊接領域。 圖1 ABS電磁閥激光焊接 圖2 氣缸墊激光焊接 圖3 液壓挺桿激光焊接4、塑料零部件的激光焊接 激光焊接塑料的基本原理是：兩種塑料在低壓力下被夾緊在一起，激光穿過一個制品，然后被另外一個制品吸收，吸收激光能量的制品將光能轉化為熱能，在塑料的接觸面熔化，形成一個焊接區。絕大多數本色的塑料和許多有色的半透明塑料都能實現激光焊接（圖4），例如聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯烯（PP）等材料。 圖4 塑料零部件激光焊接與傳統的塑料焊接技術相比，激光焊接塑料技術主要有以下幾方面的優點： □ 焊縫精密、牢固和密封性（不透氣和不漏水）能好； □ 易于控制，具有良好的適應性； □ 極大地減小了制品的振動應力和熱應力； □ 能夠將許多種類不同的材料焊接在一起。 目前市場上的塑料激光焊接機主要采用波長為1064nm的半導體激光器作為光源，以“華工激光”的產品為例，根據客戶的工件形態，分別有： （1）基于振鏡運動方式的LWD50F塑料激光焊接機，主要用于平面焊接。 （2）基于電動工作臺三維運動的LWD50T塑料激光焊接機，主要用于三維曲線的焊接。 結語 隨著激光技術的不斷發展，激光功率的不斷提高，必將有越來越多的激光工藝應用到汽車及零部件的制造中來，對于汽車及零部件制造企業來說，越早引入激光加工工藝，就能越早體會到新的加工技術帶來的工藝突破。