激光加工技術(shù)在汽車(chē)制造中的應用

當一百三十多年前，卡爾-奔馳制造出世界上第一輛汽車(chē)時(shí)，他或許很難想象一個(gè)多世紀后汽車(chē)工業(yè)發(fā)生的巨大變化。這一百多年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)技術(shù)創(chuàng )新層出不窮，加工制造技術(shù)更是日新月異，革新不斷，從卡爾-奔馳時(shí)代汽車(chē)的手動(dòng)組裝到今天的全自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，可謂天翻地覆。激光作為二十世紀的一項偉大發(fā)明，在汽車(chē)制造中的應用具有劃時(shí)代的意義，這項先進(jìn)的加工技術(shù)已經(jīng)滲透到汽車(chē)制造的方方面面，涵蓋從焊接、切割、打孔、打標、熱處理以及成形，甚至到電子系統的微加工等領(lǐng)域。今天，聽(tīng)小編來(lái)介紹一下激光在汽車(chē)上的一些代表性的加工技術(shù)。

激光焊接

激光焊接以其能量密度高、變形小、熱影響區窄、焊接速度高、易實(shí)現自動(dòng)控制、無(wú)后續加工等優(yōu)點(diǎn)，已成為汽車(chē)制造中的重要手段之一。一輛汽車(chē)的車(chē)身加底盤(pán)共有數百上千種零件，如何將其連接在一起對整車(chē)車(chē)身的剛性有著(zhù)直接的影響，采用激光焊接幾乎可以把所有不同厚度、牌號、種類(lèi)和等級的金屬材料連接在一起，在提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量的同時(shí)還增加了汽車(chē)設計和材料選用的靈活性。

采用激光焊接可以在汽車(chē)制造中用更多的沖壓件代替鑄造件，用連續的激光焊縫代替分散的點(diǎn)焊縫，可以減少搭接寬度和一些加強部件，降低車(chē)身結構本身的體積，從而減少了車(chē)身的重量，滿(mǎn)足了汽車(chē)節能減排的要求。采用激光焊接還可以提高車(chē)身的裝配精度，使車(chē)身剛度提升30%以上，從而提高了車(chē)身的安全性。此外，采用激光焊接還可以降低汽車(chē)車(chē)身制造過(guò)程中的沖壓和裝配成本，縮短生產(chǎn)周期，減少零件的數量，提高了車(chē)身一體化程度。

比如，作為中國激光設備的領(lǐng)導者，華工激光旗下子品牌法利萊開(kāi)發(fā)的“轎車(chē)車(chē)身頂蓋激光焊接柔性生產(chǎn)線(xiàn)”是國內首套汽車(chē)白車(chē)身激光焊接設備，目前已經(jīng)成功應用于多條汽車(chē)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%，大大提高了生產(chǎn)效率。

另外一家知名激光設備廠(chǎng)商——天田米亞基最新推出的YAG激光焊接機ML-C200A/300A機型采用32種焊接條件和波形控制，可應對各種工件通過(guò)高速重復激光輸出，最大500PPS(300W)，可進(jìn)行高速縫焊，可瞬間切換焊接條件，實(shí)現高速、高品質(zhì)焊接。

激光切割

激光切割是最常用的激光加工方式之一，激光切割類(lèi)型分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類(lèi)。與傳統的加工方法相比，激光切割具有更高的切割質(zhì)量-切口寬度窄、熱影響區小、切口光潔 、切割速度快、柔性強-可隨意切割任意形狀、廣泛的材料適應性等優(yōu)點(diǎn)。

汽車(chē)大型覆蓋件的下料切邊常常需要三維激光切割機。此外，當前汽車(chē)制造平臺化愈演愈烈，對生產(chǎn)線(xiàn)的柔性提出了較高的要求，采用三維激光切割在車(chē)型型號改變后只需改編激光加工的程序，且工裝簡(jiǎn)單、大大縮短工期，相對于采用模具制造成本大幅下降。此外，高強度鋼在汽車(chē)上的應用越來(lái)越多，這種鋼種在熱成型后，沖壓工藝不再適宜，其輪廓和孔的裁切，推動(dòng)了對激光切割的需求。

全球鈑金加工機床領(lǐng)先制造商通快公司在熱成型高強鋼加工領(lǐng)域內，一直處于領(lǐng)導者地位，例如專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)行業(yè)高強鋼部件快速切割開(kāi)發(fā)的Trulaser Cell 8030三維切割機結合最先進(jìn)的碟片激光技術(shù)(TruDisk系列)就扮演了這樣的角色。

提到鈑金加工，就不得不提國內鈑金加工領(lǐng)先企業(yè)——大族激光，該公司自2009年推出國內第一臺高功率光纖激光切割機以來(lái)，現已在全球累計安裝運行 2000余臺，占有國內市場(chǎng)80%以上份額。以G3015F光纖激光切割機為例，該產(chǎn)品具備強大的切割能力、“飛一般”的切割速度、極低的運行成本、優(yōu)異的穩定性、高質(zhì)量的加工以及強大的適應能力。

激光打標

在汽車(chē)及零部件生產(chǎn)中，身份的確立是質(zhì)量追溯和召回的基礎，通過(guò)打標方式來(lái)建立汽車(chē)及零部件身份的唯一性非常關(guān)鍵。汽車(chē)打標以其較高的效率和適應性以及永久性得到了越來(lái)越廣泛的應用。激光打標是利用高能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應，從而留下永久性標記的一種打標方法。激光打標的特點(diǎn)是非接觸加工，可在任何異型表面標刻，工件不會(huì )變形和產(chǎn)生內應力?，F代汽車(chē)零部件采用了各種材料，包括金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材及皮革等，而采用激光可以很完美地在所有這些材料的表面進(jìn)行打標。

知名激光打標機廠(chǎng)商楚天激光生產(chǎn)的CT-MF 10/20光纖激光打標機采用光纖激光器輸出激光，再經(jīng)高速掃描振鏡系統實(shí)現達標功能。光纖激光打標機電光轉換效率高，采用風(fēng)冷方式冷卻，整機體積小巧，輸出光束質(zhì)量好，可靠性高。該設備可雕刻金屬材料和部分非金屬材料，主要應用于對深度、光滑度、精細度要求較高的領(lǐng)域。

再比如深圳泰德激光公司的三維激光標記系統DPF-3M20、DPF-3M30及DPF-3M40系列，可用于三維曲面的各類(lèi)金屬或非金屬產(chǎn)品的激光打標，該系統具有三頭或多頭，可有效減少裝夾次數，提高加工精度和良率，此外配備的雙機械手系統還可以提高加工效率。

當然，激光技術(shù)在汽車(chē)上的應用并不僅限于此，它還涉及到鉆孔、熱處理、表面涂覆、上釉、成形、重熔處理、模型制造以及微加工等諸多技術(shù)，涉及產(chǎn)品加工制造的各個(gè)領(lǐng)域。將于2016年3月15-17日在上海新國際博覽中心舉行的“慕尼黑上海光博會(huì )(LASER World of PHOTONICS CHINA)”是亞洲最大的激光、光學(xué)、光電行業(yè)盛會(huì )，屆時(shí)將匯集激光領(lǐng)域的各路英雄，集中展示他們在激光技術(shù)方面的產(chǎn)品和解決方案。

一百三十多年來(lái)，汽車(chē)的社會(huì )角色也發(fā)生了巨大的變化。今天，汽車(chē)已經(jīng)不僅僅是簡(jiǎn)單的交通工具，它已經(jīng)深深地融入到人們的生活和工作之中。與此同時(shí)，隨著(zhù)汽車(chē)保有量的不斷上升，以及環(huán)境和能源危機的持續惡化，汽車(chē)工業(yè)也面臨著(zhù)越來(lái)越多的挑戰，市場(chǎng)對汽車(chē)的環(huán)保性、安全性及舒適性等提出了更高的要求。相對傳統加工工藝，激光加工技術(shù)為汽車(chē)制造注入了更多的活力，在汽車(chē)行業(yè)面對這些挑戰，追求可持續性的道路上不斷推動(dòng)其向前發(fā)展。