1、,激光焊接技術(shù)在汽車工業(yè)中的應用,主要內(nèi)容,1、激光焊接的原理及其焊接系統(tǒng),2、汽車工業(yè)中的激光焊接技術(shù),3、焊接過程的控制與檢測系統(tǒng),4、激光焊接在汽車工業(yè)中的實例 應用,5、激光焊接技術(shù)的明天,激光焊接原理,激光焊接是以激光作為熱源，以機器人作為運動系統(tǒng)。激光熱源有著極高的加熱能力，其發(fā)出的激光，依靠偏光鏡反射作用，將激光光束反射后匯聚聚焦裝置，把大量的能量集中在很小的聚焦點上，從而使聚焦點上擁有巨大的能量，實現(xiàn)了能量密度高，加熱集中的目的，從而使接觸的材料融化、冷卻實現(xiàn)焊接。,激光焊接系統(tǒng),在實際的工業(yè)加工中焊接系統(tǒng)包括：,光導和聚焦系統(tǒng) 圓偏振鏡、擴束鏡、反射鏡或光纖及聚焦鏡等 組成

2、，對激光焊接質(zhì)量有極其重要的影響,激光器 提供熱源主要是大功率激光器,焊接夾具 保證激光焊接時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 頭的質(zhì)量,激光焊接控制系統(tǒng) 包括焊接過程的視頻監(jiān)視系統(tǒng)、機器人的焊 縫自動跟蹤系統(tǒng)和矯正系統(tǒng)、送絲控制系統(tǒng)等,焊接機器人 根據(jù)激光熔焊、激光復合焊接技術(shù)等焊接技術(shù)的不同 以及焊接接頭形式的不同而不同,焊接機器人,車門框弧焊夾具,汽車保險杠焊接夾具,激光焊接控制系統(tǒng),汽車工業(yè)中的激光焊接技術(shù),汽車工業(yè)中用于焊接的激光器必須要有做夠大的功率，因此必須是選用大功率激光器。常用的激光器有CO2激光器和固體Nd:YAG激光器,二氧化碳

3、激光器采用分子氣體為工作物質(zhì)，產(chǎn)生 平均波長10.6um的紅外激光，可以連續(xù)輸出很 高的功率，標準激光功率在2-5KW,NdYAG激光波長1.06um，產(chǎn)生的激光可通過光 柵傳送適用于焊接精度高的工件，汽車工業(yè)中的 輸出功率約為3-4KW,激光熱傳導焊接技術(shù),脈沖激光照射焊件的結(jié)合部，焊件表面 吸收光能而使溫度升高，熱量按照固體材料的熱傳導理論向金屬內(nèi)部傳播擴散，達到熔點后冷卻凝固，焊件熔接在一起。激光作用時間一般是毫秒量級。,激光深溶焊接技術(shù),當激光功率熱密度足夠高，使金屬材料溶化、蒸發(fā)，在激光束照射處形成一個小孔。小孔繼續(xù)吸收激光束的光能，在小孔周圍形成熔融金屬的熔池，激光功率越大，熔池越

4、深，當激光相對焊件移動時，小孔的中心也隨之移動，并處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，于是小孔的移動形成了焊縫。,與激光熱傳導焊接相比，激光深溶焊接時激光的能量是通過小孔效應向材料內(nèi)部擴散，所以形成的縫隙窄而深。同時其焊接速度與激光功率成正比，溶深與速度成反比，所以欲使溶接速度增加、溶深增大，就必須使用大功率激光器。所以為獲得高速度高質(zhì)量的焊接效果，常用15003500W的連續(xù) 輸出的CO2激光器焊接。,激光復合焊接技術(shù),激光復合焊接技術(shù)除了電弧向焊接區(qū)輸入能量外，激光也向焊縫金屬輸入熱量，兩種焊接方法同時作用于焊接區(qū)，產(chǎn)生兩個獨立的熔池，而后面的電弧輸入的熱量同時起到了焊后回火處理的作用，降低焊縫硬度，增強了

5、焊接適應性且增加焊接效率，高速焊接時電弧具有較高的穩(wěn)定性、更大的熔深，較大縫隙的焊連能力、焊縫的韌性更好的優(yōu)點 。,激光焊接的特點,激光功率密度高可焊接高熔點、難熔材料如鈦、石英等 聚焦光斑小，焊接過程中焊接速度快、作用時間短、 熱影響區(qū)小、熱變形小。 同時為非接觸焊接，無機械應力和機械形變。 焊接裝置易與計算機連接，能精確定位。并能遠距離焊接操作，非常靈活。 可以在大氣中直接進行，并且無污染。,焊接過程的控制與檢測系統(tǒng),激光焊接過程的控制主要是對焊接工藝參數(shù)的控制，包括激光功率、激光脈沖寬度、激光脈沖重復頻率、保護氣體以及離焦量的選擇。,激光焊接過程檢測原理示意圖,焊接控制過程主要是利用各種

6、傳 感器對焊接過程中產(chǎn)生的等離子 體進行檢測，主要包括： 光信號檢測 聲音信號檢測 等離子體電荷信號,激光焊接在汽車工業(yè)中的實例應用,目前，在汽車工藝制造中，激光焊接是使用 最多的 激光加工技術(shù)。占激光焊加工15%的份額 汽車工業(yè)中的激光焊接技術(shù)熱輸入量小，材料變形量小，加工殘余量小，零件剛性好，能很好的滿足現(xiàn)在車身結(jié)構(gòu)向減輕重量、提高剛性和抗沖擊能力的方向發(fā)展的要求。,車身焊接,車身激光焊接主要用于車身框架結(jié)構(gòu)的焊接，具有較強的靈活性和機動性；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，可應用于現(xiàn)代高柔性的生產(chǎn)過程中，可以滿足用戶的各種需求，采用激光焊接技術(shù)，可以減少工件之間接

7、合面的寬度，降低了板材使用量， 同時使用激光焊的車身強度剛度大大高于電焊車身，提高了車身的抗沖擊性和耐疲勞性，并且焊縫美觀省去影響視覺效果的裝飾，增加其市場競爭力。,同時，與傳統(tǒng)的點焊工藝不同，激光焊接可以達到兩塊鋼板之間的分子結(jié)合，也就是焊接后的鋼板硬度相當于一整塊鋼板，不僅大幅提升了車身強度，車身的結(jié)合精度也得到大大提升,激光拼焊,激光拼焊是在車身設計制造中，根據(jù)車身不同的設計和性能要求，選擇不同規(guī)格、不同厚度、強度和鍍層的鋼板通過激光載接和拼裝技術(shù)焊接在一起，完成車身某一部位的制造，例如前后車門內(nèi)板、前后縱梁、側(cè)圍、底板、輪罩、中立柱等。具有減少零件、模具數(shù)量、減少點焊數(shù)目 ，優(yōu)化材料用

8、量，降低成本，提高尺寸精度的特點。,激光拼焊機,激光拼焊焊縫特性,（1）降低焊縫區(qū)域的體積，例如，焊縫寬度不超過0.51mm； （2）不增加焊縫高度； （3）對沖壓成形性能影響較??； （4）在焊縫上附加鍍鋅后，可保持其陰極保護功能； （5）焊接過程中，熱影響 區(qū)小。,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(xiàn)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(zhuǎn)向軸、皮帶輪、排氣管、離合器等的焊接。,液壓挺桿激光焊接,激光焊接汽車齒輪,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(zhuǎn)化為熱能，在塑料的接觸面熔化，形成一個焊接區(qū)。絕大多數(shù)本色的塑料和許多有色的半透明塑料都能實現(xiàn)激光焊接（圖如），例如聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯烯（PP）等材料,激光焊接技術(shù)的明天,激光焊接技術(shù)在汽車領(lǐng)域