汽车激光焊接技术.pdf
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2022-11-12
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世界上第一台激光器诞生于 1960 年，我国于 1961 年研制出第一台激光器，40
多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域。
在上个世纪八十年代，激光技术运用于汽车领域，主要是运用激光焊接车身。
那么，什么叫做激光技术？激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使
其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，如果焦点靠近工件，工仵就会在几毫
秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺。激光焊接设备的关键是大功率激光
器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称 Nd:YAG 激光器。Nd（钕）是一种
稀土族元素，YAG 代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG 激光器波长
为 1.06μ m，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光
束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的
工件。汽车工业常用输出功率为 3-4 千瓦的 Nd:YAG 激光器。另一类是气体激光
器，又称 CO2 激光器，分子气体作工作介质，产生平均为 10.6μ m 的红外激光，
可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在 2-5 千瓦之间。
明白了什么是激光技术，那么，激光技术又是怎样运用于汽车领域的
呢？特别是激光焊接技术在汽车行业的运用。目前，车身焊接主要有电阻电焊、
缝焊、二氧化碳焊等方式。电阻电焊通过施加在点焊电极上的电流将零件的接触
表面熔化，然后在压力作用下连接在一起，主要用于车身构件及车架的焊接。缝
焊用滚轮电极代替电阻电焊的点焊电极，滚轮电极传递焊接电流和压力，其转动
与零件的移动相互协调，产生连续的焊缝，主要用于密封性焊接或缝点焊工件，
例如油箱。二氧化碳焊是一种电弧焊，即局部加热来熔化和连接零件而不需要施
压的一种焊接方法，在电极与工件之间的电弧作为热源，同时施加二氧化碳遮住
电弧和熔化区，使之与大气隔开，主要用于车身蒙皮的焊接。它主要具有：易于
控制，速度快，自动化程度高；由于局部加热，所以工件不会产生热损伤，热畸
变小；焊接精度高，重复操作稳定性好，成品率高；非接触性加工，无需焊接辅
助工具；焊接时不用焊条或填充材料，可以得到无杂质无污染的焊缝；可实施异
种材料的焊接，也可焊按常规方法难以焊接的材料；焊接在空气中进行，与真空
电子束焊接相比，不需要真空室，不产生 X 射线这些优点。
汽车工业中， 世界上第一台激光器诞生于 1960 年，我国于 1961
年研制出第一台激光器，40 多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科
相结合形成多个应用技术领域。在上个世纪八十年代，激光技术运用于汽车领域，
主要是运用激光焊接车身。
那么，什么叫做激光技术？激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使
其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，如果焦点靠近工件，工仵就会在几毫
秒内熔化和蒸发，这一效应可用于焊接工艺。激光焊接设备的关键是大功率激光
器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称 Nd:YAG 激光器。Nd（钕）是一种
稀土族元素，YAG 代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG 激光器波长
为 1.06μ m，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光
束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的
工件。汽车工业常用输出功率为 3-4 千瓦的 Nd:YAG 激光器。另一类是气体激光
器，又称 CO2 激光器，分子气体作工作介质，产生平均为 10.6μ m 的红外激光，
可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在 2-5 千瓦之间。
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