激光在汽车工业制造中的应用

从上世纪80 年代初开始，汽车工业就一直是高功率激光产业的主要驱动力之一。这个行业对激光源的质量和可靠性要求非常严格。与传统制造技术相比，在切割，焊接和打标领域,激光技术能够带来更大的效益。由于激光技术比传统技术更加灵活，易于实现自动化，所以可以满足整个行业的核心要求。

1、激光在汽车工业制造中的应用

在一开始，激光仅用于简单的圆柱形零件焊接，如车辆的自动变速器组件。而现在，激光已普遍应用在处理整车结构的工艺中。车顶焊接，车门焊接，液压成形件的三维切割，门弹簧退火，仪表盘焊接，打标等仅仅是大量激光应用的几个例子。随着整车向轻量化发展方向，新材料、新结构、新工艺不断涌现，不断提升汽车的整体性能。国外的IPG、通快、罗芬，国内激光厂家均在汽车领域有规模化布局。

如今，激光技术已经广泛应用于“打标、焊接、切割、打孔、热处理、精密调阻、精密配重”等领域，本文将主要介绍汽车工业比较常用的激光打标技术、激光焊接技术、激光切割技术。

2、激光打标——实现整车及零部件的溯源

围绕汽车行业实行信息化管理及质量追溯的要求，汽车整车企业和汽车零部企业都需要在整车和关键零部件上进行编码，赋予整车和零部件的标识身份。激光在汽车零部件上的应用，主要是在零部件本体上标刻二维码，将产品身份标识信息通过二维码附着在零件表面，通过采集设备可以实现零件的全生命周期管理，同时可以跟整车VIN号进行数据关联，实现整车及零部件的溯源。需要追溯的关键零部件有：发动机总成、变速箱总成、转向器总成、制动总成、车身、车架、电子电器等等。

激光打标机是专门针对阶梯、异形曲面等激光加工应用而设计的专业设备，核心硬件采用进口配件，系统软件功能强大，能直接导入三维设计软件的输出文档，在控制软件内生成贴合工件曲面的加工轨迹，配合三维数据处理与对位功能，可达曲面标刻效果，确保实现产品品质。

激光打标技术具备以下优点：

不可磨灭性：标记不会因时间、环境等元素的改变而消退，

非接触式加工：消除了化学污染和噪声污染。

适应性强：能够对大多数金属或非金属材料进行标记，

标记效果精细：聚焦后的光斑直径能达到0.01 mm甚至更小，因此标记效果十分精细；

运行成本低：激光标记速度快、能耗小、易于自动化管理

在汽车零部件制造领域，激光标记技术已经完全可以应用到任何需要标记的地方，金属零部件，非金属零部件，甚至汽车玻璃、轮胎，都能够实现激光标记。

3、激光焊接——实现整车及零部件的连接

激光用于汽车零部件甚至汽车整车的焊接已经有二十多年的历史，在汽车工业极为发达的欧美国家，激光焊接已经成为汽车制造工艺中一种标准工艺。

激光焊接广泛应用于：汽车齿轮（包括联体齿轮）、汽车变速器、滤油器、汽车空调皮带轮、液压挺杆、ABS电池阀、安全气囊点火器、锂电池、喷油嘴、车灯、传感器等零部件。车顶、车门、车尾箱、发动机顶盖等车体部位的激光焊接应用也非常广泛。

激光焊接的主要优点有：

易控制且速度快；

无须焊丝且可以得到高质量高强度的焊缝；

焊缝深宽比大，光亮美观；

精度高，重复操作性强，成品率高；

由于焊接速度快，热传导效应小，热形变小；

非接触式加工，无机械应力；

无须耗材，使用成本低。

使用激光焊接的车身，强度可以提高30%以上，使得汽车的安全性能得到了大幅提高；使用激光焊接的汽车零部件，可以有效地减小部件体积，符合零部件小型化的发展趋势。

4、激光切割——实现汽车零部件的切割

激光切割技术是利用高能量的激光束照射在工件表面，使被照射区域局部溶化、汽化或相变，达到切割的目的。经过光学系统聚焦以后的激光，焦点处能量密度高，因此可以切割一些硬度高的物质，包括硬质合金，甚至金刚石。“削铁如泥”不再是传说中的故事，高科技让它变成了现实。

激光切割的主要优点有：

Ø 非接触式加工，对工件无须施加机械力

Ø 工件不易变形，热影响区小

Ø 切缝（它与被加工物体的材料、厚度、激光的功率、切割速度、焦点的位置等元素有关）较窄，且切缝质量比较好，无需再加工

汽车车身材料使用了大量的高强度钢材，如果使用机械切割，工具磨损严重；如果使用冲压切割，会磨损磨具，且随着磨具的磨损而逐渐降低切割质量；激光切割很好的解决了这些问题，可以长时间的连续工作，而且大大减少了生产准备周期。激光切割技术和数控技术的结合，大大提高了设备的利用效率，需要将要切割的图形导入数控系统，可以切割不同部位所需的钢材，无需分别开模，为生产车间的柔性化，提供了便利。

5、激光在汽车工业的发展

本文所介绍的三种激光加工技术，贯穿于汽车制造的全过程，零部件厂商使用多种激光加工工艺提高产品品质，整车厂商对于激光技术的应用普遍，以整车制造的四大工艺环节“冲压、焊装、涂装、总装”为例，其中激光技术在“冲压、焊装、总装”环节发挥着重要的作用，为整车厂商带来了经济效益。所有的业界专家都深信：激光技术将继续起主导作用！

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