單位 武漢華工激光工程有限責(zé)任公司

          地址 武漢東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)華中科技大學(xué)科技園激光產(chǎn)業(yè)園

摘要

     通過對國內(nèi)外專業(yè)期刊論文、國內(nèi)外主要汽車制造商專利、行業(yè)分析報告等資料的解讀，分析目前國際汽車制造工業(yè)應(yīng)用激光加工技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、區(qū)域差異等，由此提出我國從事汽車制造與激光技術(shù)的企業(yè)與團(tuán)隊在未來3-5年內(nèi)，更應(yīng)重視激光基礎(chǔ)工藝開發(fā)，將先進(jìn)的制造技術(shù)與現(xiàn)代智能制造思想結(jié)合發(fā)展。

1．引言

    我國汽車工業(yè)高速發(fā)展，連續(xù)5 年產(chǎn)銷量世界第一，由于激光焊接、切割的應(yīng)用可帶來汽車產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)能的革命性提升，已是汽車制造技術(shù)發(fā)展的重要方向和重大需求。國家一系列重大科技計劃將其列為重點突破的創(chuàng)新課題。在 20 世紀(jì)初，出現(xiàn)了激光技術(shù)，激光不僅有普通光的特性，還具有單色性、方向性和光強(qiáng)大等特性，這些本質(zhì)特性也決定了激光技術(shù)將作為一種新的特種加工技術(shù)，廣泛應(yīng)用于加工行業(yè)中。

在 20  世紀(jì)中期，出現(xiàn)了第一臺激光器，它是由美國休斯公司的梅曼(T.Mainlnan)發(fā)明的，這一發(fā)明打開了激光加工的序幕，從此在車輛制造、電子產(chǎn)業(yè)、航空航天、船舶產(chǎn)業(yè)及機(jī)械制造等重要部門產(chǎn)業(yè)激光加工作為先進(jìn)的加工制造技術(shù)得到了逐步應(yīng)用，并逐漸形成了幾十種應(yīng)用工藝，如激光焊接、激光切割、激光打孔、激光標(biāo)記及表面熱處理等，在縮短產(chǎn)品周期、提高勞動生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)自動化水平及產(chǎn)品的綠色化程度等方面激光加工也起到了愈來愈重要的作用。隨著激光焊接技術(shù)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，70年代前主要研究是脈沖激光焊，隨后是連續(xù)激光焊，再到高功率CO2激光焊。到了80年代，YAG 激光器得到了廣泛的應(yīng)用，隨之又出現(xiàn)半導(dǎo)體激光器，它可搭載于機(jī)器人上進(jìn)行焊接，但是其光束質(zhì)量不好。90 年代，誕生一新類型的激光器，它是用半導(dǎo)體激光器來做傳統(tǒng)激光器的泵浦源，但是泵浦源成本高。進(jìn)入 21 世紀(jì)，德國人發(fā)明了光纖激光器。在這個過程中激光焊接技術(shù)的發(fā)展不僅是在激光器，受激物質(zhì)的范圍也越來越廣泛。

2．傳統(tǒng)激光加工技術(shù)（激光焊接、激光切割）在各個地區(qū)汽車工業(yè)應(yīng)用與發(fā)展呈現(xiàn)不平衡狀態(tài)

2.1以德美為代表的歐美汽車制造企業(yè)基本實現(xiàn)了傳統(tǒng)激光加工應(yīng)用的普及

歐洲汽車工業(yè)以德國作為最典型代表，在上個世紀(jì)90年代開始就致力于應(yīng)用最新技術(shù)，其中激光加工技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用就是其中最為成功的案例。

汽車工業(yè)中的在線激光焊接大量用在白車身沖壓零件的裝配和連接上。主要

應(yīng)用包括車頂蓋激光焊、行李箱蓋激光釬焊及車架激光焊接。早期的車身激光焊

接應(yīng)用主要是車頂蓋搭接焊，目的是為減噪和適應(yīng)新的更安全的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計。嚴(yán)格地講，早期車頂焊還屬于車身結(jié)構(gòu)件激光焊接，即激光焊縫不能露在車身外表面。但隨著車身件制造及裝配精度的提高以及用于車身表面覆蓋件連接的激光釬焊技術(shù)的出現(xiàn)，車頂蓋激光焊接逐漸被激光釬焊所取代，車頂激光釬焊也成為可直接在車身表面實施連接的新技術(shù)。主要應(yīng)用包括車頂蓋激光焊、行李箱蓋激光釬焊及車架激光焊接。美國、德國最早將高功率Nd：YAG固體激光器用于汽車鈑金件的切割和齒輪的焊接，使汽車改型的周期從5年縮短到2年。在車身裝配生產(chǎn)線上，五軸激光加工機(jī)或光纖傳輸?shù)募す饧庸は到y(tǒng)廣泛用于激光焊接，激光焊接在汽車工業(yè)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝。

圖2.1德國大眾汽車白車身激光在線焊接