目前，激光焊接技术已经广泛地被采纳并应用于汽车制造领域。此技术在经历了超过八十年的发展后，已逐渐形成一个跨领域的应用技术，尤其是在车辆制造业的使用帮助推动了该技术向工业化的方向发展。
1.激光焊接技术的概述
1.1 激光焊接的原理
激光焊接是一种现代化的焊接技术，其具有高速、变形极小和非接触的特点，适用于大规模和连续的在线加工。其核心原理是通过激光产生具有单一波长的光束，并通过光学震荡器将介质转化为液态、固态或气态形式。这类高功率激光束能迅速加热金属至沸腾并使其汽化。当金属蒸汽以稳定的速度离开熔融金属池表面时，会发生应力反应，熔融金属沉入池底，形成小坑。后续的加热步骤会导致一个细小而长的孔洞的形成。伴随激光束的移动，熔融的金属会环绕这个小孔向后流动，且在经过冷却固化之后，形成焊缝。激光功率密度决定了焊缝的深度和宽度，高功率密度产生较大的熔深和焊缝宽度，而低功率密度则产生较小的熔深和焊缝宽度。
1.2 激光焊接技术的类型
在汽车制造业中，主要采用两种类型的激光焊接机，即CO2激光焊机和 YAG激光焊机。与此对应，激光焊接技术可细分为三大类：激光焊接、激光拼焊以及激光复合焊接技术。
1.3 激光焊接技术的优点
第一，其速度快，最快可达每分钟20米，为工件的焊接提供了高效率的保障。第二，激光焊接的非接触性和小加热范围，使得焊接过程中产生的残余应力和焊接变形大大减少，从而保证了焊接质量的稳定性。第三，激光焊接还具有独特的焊接强度优势，通过减小热变形和机械扭曲作用，确保焊接产品的强度满足要求。第四，激光焊接技术的优势也表现在它能够缩小预设的焊接缘距和搭接宽度，减少增强构件的需求，这样可以摒弃更多的材料用量，为产品设计提供了进一步的优化。这使得座椅设计具有更高的灵活性。第五，激光束易于聚焦和改变光走向，并能在其他焊接方法难以接近的部位进行焊接，展现了其在焊接可达性方面的优势。第六，激光焊接的非接触特性可以杜绝需要频繁更换和保养的易损部件，如电极帽、电极杆和电缆的损耗。这不仅节省了成本，而且提升了工作效率。第七，激光焊接还具有特殊的熔池净化功能，通过高效吸收杂质，减少焊缝中的杂质含量，从而提高焊接质量。
2.激光焊接技术应用于汽车制造的探讨
2.1 激光焊接在汽车零部件的应用
激光焊接在汽车工业中的应用始于齿轮的焊接，特别是在变速器中。由于其焊接效果出众，焊接完成后的齿轮基本无形状上的变化，即使不进行额外的热处理，焊接速度的显著提升也已在工业领域得到迅速和广泛的应用。在国外，激光焊接已被用于制造许多汽车产品。比如在排气系统（排气管、歧管和消声器）、双离合变速器、减震器、油箱、滤清器、门板等零部件的生产中，激光焊接是汽车行业的主要应用。在中国，这项技术主要用于变速器和减震器的油箱气缸焊接上。
2.2 激光焊接技术
激光焊接技术在汽车行业最成功、最有益的应用之一就是车身的激光焊接。激光焊接的目的是为不同的部件选择不同厚度和等级、具有不同性能要求的钢材。激光焊接的目的是为每个部件选择不同厚度和等级、性能要求不同的钢材，并通过激光切割和焊接制造车身，从而减轻车身重量。这项技术有许多优点。其优点包括减少部件和工具的使用，缩短设计和开发时间，减少资源浪费，以及使用多种钢材等级、厚度和性能来实现适当的减重和降低制造成本。减轻重量，降低制造成本。这不仅提高了产品的精度，还增加了车身的刚性和安全性。20 世纪 80 年代，德国大众汽车公司率先使用激光焊接技术焊接奥迪车型的底盘；20 世纪 90 年代，北美开始大规模采用该技术，使美国汽车更具竞争力。如今，世界上大多数主要汽车制造商都在车身侧框、车门内板、车轮拱罩、地板和中间支柱等结构部件上广泛使用激光焊接技术[1]。
2.3 激光焊接技术在汽车车身的应用
在汽车制造领域，激光焊接的另一主要应用是车身框架的连接。虽然传统的汽车制造仍广泛采用点焊)，但现在激光焊接技术已逐渐成为替代方案（参见图a,b）。这种新型焊接方式可以有效减小车顶和车身侧板的搭接宽度，因此在减少钢板使用的同时，还能增强汽车的整体刚性。目前，这种激光焊接车身框架技术已经在各大汽车制造商的新车型中广泛应用。例如，奥迪A2的车身框架采用铝合金材料焊接制成，与钢材结构相比减轻了43公斤重量，焊缝总长度为 30 米。在国内市场，上海通用的波罗、大众帕萨特和一汽宝腾汽车的生产中也采用了激光焊接技术。这标志着该技术开始全面引入中国汽车工业。
2.4 激光复合焊接在车身制造中的应用
激光-电弧热源复合热源焊接技术在国内的实际应用报道较少，但在国外，尤其是德国，已经做了较为深入的研究。该技术在汽车行业得到了广泛应用。以大众汽车公司辉腾车门的焊接为例加以说明（见图 2）：为了减轻车门的重量同时保证其稳定性，大众汽车公司采用了通过冲压、铸造和挤压成型来形成铝合金车门。车门焊缝总长度为 4,980 毫米，包括 7 个 380 毫米的 deMIG 焊缝、11 个 1,030 毫米的激光焊缝和 48 个 3,570 毫米的激光-MIG 复合焊缝。与此同时，全新奥迪 A8 的侧面车顶行李架也采用了激光-MIG 复合焊缝焊接，无论接头类型或形状如何，焊缝总长度达 4.5 米。激光复合焊接的特点之一是焊接速度范围广，例如辉腾车门接缝的焊接速度可设定为每分钟 1.2 至 4.8 米，而通常的焊丝速度为每分钟 4 至 9 米，激光功率为 2 至 4 千瓦。最佳参数为焊接速度每分钟 4.2 米，送丝速度每分钟 6.5 米，激光功率 2.9 千瓦[2]。
图2 铝合金车门的结构、焊接和工具
3.激光焊接技术的发展前景和趋势
当前，高功率CO2激光器和脉冲Nd:YAG激光器广泛用于激光焊接，研发更着重于激光装置技术。研究人员需掌握各类钢材和有色金属的焊接工艺，并深入研究激光束质量、加工质量监测技术、光学系统及加工头设计等方面。激光焊接技术给传统汽车焊接带来挑战，但汽车公司对其关注度颇高。
激光焊接在铝元件焊接、替代铸件和整车架焊接等场合具有巨大潜力。激光器制造商应把握机遇，改善设备便携性和尺寸以适应汽车生产线需求。部分国内激光产品生产商已采取相应行动，如湖北光通光电系统有限公司生产的脉冲Nd:YAG激光焊接机。
激光焊接和其他激光加工技术在汽车领域具有巨大的发展潜力，有望成为重要的汽车加工工具。随着汽车业向定制化、柔性化及模块化生产转型，传统加工工艺难以满足新需求，为激光焊接技术的大规模应用创造了良好条件。综上所述，激光焊接技术在汽车产业的发展前景广阔[3]。
结束语：
综上所述，随着我国改革开放的深入，居民生活质量持续提高，对汽车的需求和对车辆品质的期待也在提高。这给国内汽车制造业带来了挑战和机遇：必须采用超前的加工技术，在提高工作效率和产品质量的同时，降低成本，保持企业的稳定发展。激光焊接技术在国内车业界的运用已经引发了一片关注和讨论。在＂九五＂计划时期，这项技术被列为机械产业重要的十大技术之一，这无疑展示了其强大的潜力及其所蕴含的价值。朝向未来，我们坚定不移的目标是推动激光焊接技术向产业化和规模化发展。
参考文献：
[1]吴崇高.激光焊接技术在汽车制造领域中的应用[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术, 2016(8):00305-00305.
[2]张旭东,陈武柱.激光焊接技术进展及其在汽车制造中的应用[J].世界汽车, 2003(7):53-56.
[3]钟建强,柳娟娟.激光焊接技术在汽车制造领域中的应用[J].科技资讯, 2011(6):1.DOI:10.3969/j.issn.1672-3791.2011.06.096.
