引言
在焊接汽车车身时，激光技术以其高能量密度、中性光束、较好的可达性以及非接触焊接等优势，在生产汽车车上零部件等方面发挥着不可估量的作用与价值。近几年，我国非常鼓励新能源汽车的研发、创新与生产，并颁布了很多与新能源汽车相匹配的政策措施和法律法规，给汽车行业的发展注入了新的活力、提供了更好地保障，这大大的推动了汽车车身产品设计方式的多样化，新型材料应用的新颖化。原始的激光焊接技术也逐渐从最开始的激光熔焊技术逐渐发展为激光复合焊接技术、填丝型激光熔焊技术、激光钎焊技术、激光点焊技术以及多光斑焊接技术等等。
1激光焊接与激光切割的原理
1）激光焊接激光焊接主要是将高能量密度激光束作为热源，在功率密度小于104～105W/cm2时，经热传导加热工件表面，进行缓慢焊接，焊接熔深较浅；或者在功率密度超过105～107W/cm2时，通过控制激光脉冲峰值功率、宽度、重复频率、能量促使工件熔化并形成特定熔池，进行快速焊接，焊接熔深较大。2）激光切割激光切割主要指利用激光切割材料，需要借助光学器件，引导输出高功率激光束。同时根据激光器内运动控制系统跟踪待切割工件轨迹，对准材料聚焦激光束，促使材料发生熔化、蒸发、燃烧、吹散等反应，获得表面光洁度较高的边缘。
2激光焊接技术的应用
2.1激光-电弧复合焊技术
虽然激光焊接工艺在汽车铝合金车身焊接中表现出较多优势，但其仍然存在一定的局限性，比如对于技术要求更高、焊接厚度范围小、焊接热利用率不高、功率要求过高等。这使得激光焊接工艺无法完全满足铝合金汽车车身的生产需求，而为了改善铝合金的焊接效果，激光-电弧复合焊接方法成为更符合铝合金车身焊接需求的技术。在激光-电弧复合焊技术使用过程中，熔池上方会由于激光作用产生等离子体，而这是维持电弧稳定性的重要因子，因此可以发挥电弧焊接技术的优势，借助电弧等离子体吸收光子等离子体，从而可以显著提升铝合金车身对于激光能量的吸收效率。同时在电流的影响下，通过电流变化控制可以影响电弧发生膨胀，进而改变电流密度，使得在电流达到某个临界值时，焊接机制可以由深熔转变为热导焊，不仅可以显著提升焊接速度，而且还能保持更小的焊接面积，是对激光焊接技术的优化。该焊接工艺集合了激光焊与电弧焊双方的优势，既能利用激光的高能量密度，又发挥了电弧焊的大加热区优势，同时还产生了激光与电弧之间的协同作用，由此所产生的耦合效果进一步提高了焊接质量与效果，是汽车制造中铝合金车身焊接的优选焊接技术之一。其主要优势有：①焊接性能好。由于使用了激光与电弧的复合热源，在焊接过程中可以展现出高能量密集、大加热区域的优势，由此形成了更符合铝合金焊接的热输入形态，不仅深化了焊缝，而且还能有效降低热裂纹产生的频率。②热量利用率高。在电弧作用的影响下，激光束在焊接区所生成的激光等离子体会被稀释，而这是降低等离子体吸收与放射激光能量的重要表现。同时由于电弧所产生的熔融效果，可以增强铝合金车身表面对激光能量的吸收效果，从而提高了热量的利用率。③焊接稳定。在电弧焊中，当焊接速度加快时，容易出现阳极斑点不稳的现象，由此导致电弧出现飘移，造成焊接不稳定的情况。但在激光作用下，激光束焦点处可以生成金属蒸汽，而这就为阳极斑点的稳定成型提供了良好的条件，进而保证高速高效的焊接效果。
2.2激光双光束焊接工艺
激光双光束焊接工艺于20世纪80年代被提出，其系统是由互成一定角度的两束激光合成，或由一束激光经分光器分为两束平行的激光。该工艺的研发是为提高焊接稳定性及对焊接装配间隙的适应性，从而达到提高焊接质量的目的。研究了光束间距和两激光束功率比对焊缝的深度和宽度的影响，结果表明，在束间距分别为1mm、10mm、20mm时，焊缝的宽度和深度改变非常微小。利用互成特定角度的两束Nd：YAG激光开展了304不锈钢的焊接实验，发现两激光束均会产生各自的匙孔，并且当激光束总能量或两光束间的夹角达到特定值时，熔池底部会出现两匙孔分离的现象。开展了脉冲Nd：YAG激光与连续半导体激光复合焊接0.05mm厚AA5052-H19铝合金的实验研究，结果表明，激光双光束焊接工艺可获得更大的熔深、更优的焊接质量以及高于母材约2倍的硬度。基于激光双光束焊接工艺研究了一种新的焊接方法，可解决镀锌板搭接焊中熔池中易出现锌蒸气残留的问题，并认为该焊接方法在汽车工业中具有良好的应用前景。由于双光束激光焊接在国内的研究起步较晚，目前还处于实验室阶段，工程中的应用和相关报道均较少。对不同入射角工艺下的2099/2060铝锂合金T型接头焊接试验进行了研究，结果表明，降低激光功率和提高焊接速度能够有效地控制气孔缺陷。研究了双光束双侧同步激光焊接铝合金T型接头的稳定性，结果表明，蒸汽的反冲压力和重力以及表面张力的附加压力是维持焊接小孔稳定的主要作用力。
2.3填丝型激光熔焊技术的应用
由于激光熔焊的能量密度和刚性光束都比较高，具有较强的冲击力，容易使焊缝出现下坠。而在高温情境下，铝合金熔池表面的界面张力比较低，如果在激光冲击力与重力的共同作用下，容易产生焊缝塌陷等问题。为了能够更好地弥补和克服这一问题，运用填丝型激光熔焊技术，在激光熔焊时向焊缝熔池输入铝合金焊丝材料，并借助激光能量来熔化焊丝，从而达到补偿焊缝塌陷的问题，促进焊缝更好地成型，满足汽车车身的焊接需求。在输入铝合金焊丝时，要选择与母材金属相匹配的材料，且性能和强度也要相匹配，这样能够大大地提高焊接的效率与水平。
结语
文中综述了激光自熔焊、激光复合焊、激光-场耦合焊、激光填丝焊、激光填粉焊、激光双光束焊等焊接技术的原理，分析了各焊接过程的机理及相关影响因素，并着重介绍了各焊接技术的研究现状。需要特别说明的是，除了上文综述的一系列激光焊接技术外，还有诸多其他焊接技术，比如激光双光束填丝焊技术、激光电弧复合双面焊技术、负压激光焊接技术、活性剂激光焊接技术、热压激光焊接技术等，同时，随着时代的进步和技术的发展，新型的激光焊技术亦层出不穷，不同激光焊接技术具有不同的应用特点和领域，相关从业人员可根据特定的施工对象对焊材和焊接质量的要求，综合考量后进行选择使用。
参考文献
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