激光拼焊在汽車制造工藝中應用

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激光拼焊是采用激光能源，將若干不同材質、不同厚度、不同涂層的鋼材、不銹鋼材、鋁合金材等進行自動拼合和焊接而形成一塊整體板材、型材、夾芯板等，以滿足零部件對材料性能的不同要求，用最輕的重量、最優結構和最佳性能實現裝備輕量化。汽車行業坯料的生產設計初期基本都是通過落料或是擺剪來實現坯料降本的。隨著激光拼焊的技術成熟及推廣，激光拼焊也逐步成為汽車行業降低坯料制造成本，提高生產效率，優化模具生產工藝的一項重要技術。

一、激光拼焊與傳統電阻焊對比的優點

激光拼焊技術在汽車生產制造中的主要優點是，在激光焊接中，材料是對接而不是搭接，詳見圖1。激光焊接相對于傳統的電阻搭接焊，其焊縫優點有：(1)焊縫區域體積小，例如，焊縫寬度不超過0.5～1mm。(2)不增加焊縫高度。(3)對沖壓成形性能影響較小。(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，熱影響區小。(6)焊縫強度高(激光拼焊焊接完成后，焊縫區域的強度指標非常重要，需對焊縫區域進行抽樣，我們通過破壞性抗拉強度測試即“杯突”測試，來檢驗焊縫區的拉伸成形性能。一般來說抗拉強度σ(焊縫)＞σ(母材))。激光拼焊板工藝與傳統電阻焊搭接工藝的產品相比有諸多優勢：整車制造體現在降低制造及物流成本、減重、縮小裝配公差、降油耗和廢品率等，減少零件數量，簡化了裝配工藝，同時提升車輛的抗碰撞能力，沖壓成形性好。此外，還可減少密封膠的使用，利于環保。

二、激光拼焊在汽車常用零部件制造上的應用

舉例說明，目前激光拼焊的生產零部件應用最廣的是四門內板(激光焊縫用紅色線框標出)，具體如圖2所示。圖2(a)為某車型左右前門內板，厚度不等且板料牌號不同，B170P1/DC06激光拼焊板，最厚板料為1.4mm，最薄板料為0.7mm。圖2(b)為某車型左右前門內板，厚度不等且板料牌號不同，B170P1/DC06激光拼焊板，最厚板料為1.2mm，最薄板料為0.7mm。激光拼焊板的應用，提高了整車四門匹配的精度，節約整車匹配調整時間、降低人工成本，并且減少了四門總成件的重量，減少焊接線壓合前需做的密封工作，提高焊接生產效率及總成交付質量，有利于保護環境。此外，通過將不同厚板拼焊提高了門鉸鏈的剛性，同時增加了整體門總成強度。使某車型的匹配公差精度提高，整車外觀美觀提高很多，讓人有更好的視覺感受，也提高了市場競爭優勢。給車企帶來降本、增效、工藝優化等利益，也對環境保護做出了一定的貢獻。

三、激光拼焊的工藝現狀

目前激光拼焊在車企的工藝應用主要體現在汽車結構件生產中，需要從需求不同強度，不同性能，用于不同位置降低制造成本、減輕車身重量、提高生產效率、保護環境等多方面著手。目前激光焊接正在逐步替代傳統的焊接工藝。激光拼焊給車企制造帶來了新的產品解決方案并給質量提高及成本降低創造了新的機會。但是其工藝需要與產品設計、沖壓工藝和模具制造等相關技術緊密結合，才能有效地保障制造出滿足結構需求及性能要求的、工藝合理的、低成本的滿足質量標準的產品。同時激光拼焊也存在技術缺陷，例如：氣孔、斷弧、表面多余顆粒及焊縫不均勻、錯邊、偏向一側板料、局部變窄、未焊透、燒穿等，質量缺陷也困擾產品的開發及生產。不過我們可以通過使用高精密檢測設備進行監控，避免此類質量缺陷的產生。為了更好地將激光拼焊工藝在車身制造中推廣及應用，某車企提出，對于結構復雜、制件材料利用率低、車身制造困難、不同位置需求強度不同的制件要進行獨立分析，有效合并相關聯制件，以最大程度減少制件的零件數量、焊接工序、裝配工序等。推進汽車輕量化在汽車制造中的應用，降低汽車重量，減少后期排放。舉例分析，圖3為某車企通過激光拼焊在某車型天窗安裝板上的應用(激光焊縫用紅色線框標出)。天窗安裝板前期開發是通過落料-沖壓成形，現將落料改為激光拼焊，直接創造的經濟效益為每單件制造成本節約52元。

四、激光拼焊的未來發展

激光拼焊較高的經濟價值對車企有很大的誘惑，未來激光拼焊工藝將在汽車制造中有很大的發展空間，也會逐步應用在車身焊接上以取代傳統的焊接工藝。高自動化、高智能化的生產線正在推動著車企替換原有的傳統焊接工藝，同時推動汽車制造步入全自動化的生產制造。激光拼焊不僅僅用于結構件的焊接，還將隨著技術水平的提升及高精密檢測儀器的使用，逐步應用于覆蓋件的制造。減少模具的開發成本及降低車企開發的投資成本，為車企創造更多的經濟價值。

五、結束語

(1)激光拼焊技術在車企零部件制造中屬于關鍵技術，同時激光拼焊板也是非常成熟的產品。(2)激光拼焊也可以通過鋼帶的技術形式，以其高焊接速度及高裝卸效率帶來制造成本的降低，同時也可以為零部件減重。(3)國外鋼鐵公司及國內一些鋼鐵公司已具有豐富的鋼材深加工生產經驗，可根據不同車企用戶的需求生產出滿足汽車設計和制造要求的產品。

作者:孫春玲 單位:天鶴汽車模具有限公司