激光焊接是工業(yè)發(fā)達國家汽車車身制造中應用廣泛的一種成熟工藝。采用機器人激光焊接汽車白車身技術取代傳統(tǒng)的電阻焊接工藝。不僅可以提高焊接質(zhì)量，改善車身部件的機械力學性能，而且可以節(jié)省材料，大大降低車身的制造成本。世界著名的汽車公司紛紛采用機器人激光焊接工藝用于其汽車車身的生產(chǎn)，至2010年，美國三大汽車公司50％的車身部件點焊生產(chǎn)線已被機器人激光焊接生產(chǎn)線所取代。

（一）激光焊接原理

焊接的實質(zhì)是利用局部加熱或加壓，或既在加熱的同時又加壓的辦法，使被連接處的金屬熔化或進入塑性狀態(tài)，促成被連接處金屬的原子相互滲透并接近到0.3nm-O.5nm的金屬晶格距離，完全利用金屬原子間的結合力把兩個分離的金屬板件連接起來。當激光照射到金屬表面的功率密度大于時，金屬表面溫度可在極短的時間內(nèi)()升高到金屬的熔點和沸點以上使其熔化和氣化，形成金屬液體和金屬蒸汽，金屬蒸汽能產(chǎn)生足夠的壓力，克服液態(tài)金屬的表面張力和重力，從而排開部分液態(tài)金屬，使激光照射的熔池下凹，形成小孔。激光束在小孔底部繼續(xù)加熱，使金屬液化和汽化，所產(chǎn)生的金屬蒸汽繼續(xù)壓迫坑底的液態(tài)金屬并使其排向熔池四周(甚至溢出)，從而使小孔進一步加深，這個過程連續(xù)進行下去，會在液態(tài)金屬中形成一個細長的小孔。當激光束在小孔產(chǎn)生的金屬蒸汽壓力與液態(tài)金屬的表面張力和重力平衡后，小孔不再加深而形成一個穩(wěn)定深度的小孔，這就是小孔效應。當激光束向前運動時，形成穩(wěn)定的小孔也向前運動，小孔前方的金屬不斷熔化和氣化，熔化的金屬流向小孔后方，并借助液態(tài)金屬的表面張力和重力進行彌合，凝固形成焊縫。

（二）激光焊接優(yōu)點

與其他焊接技術相比，激光焊接的主要優(yōu)點在于：

(1)激光焊接速度快、深度大、熱變形小、無刀具磨損，無切削力作用于工件，后續(xù)加工量小。

(2)能在室溫或特殊的條件下進行焊接，焊接設備裝置簡單。例如，激光通過電磁場，光束不會偏移。激光在真空、空氣及某種氣體環(huán)境中均能施焊，并能通過玻璃或?qū)馐该鞯牟牧线M行焊接。

(3)激光聚焦后，功率密度高，深寬比可達5︰1，最高可達10︰10。

(4)可焊接難熔材料如鈦、石英等，并能對異性材料施焊，效果良好。例如，將銅和鉭兩種性質(zhì)截然不同的金屬焊接在一起，合格率幾乎100%。

(5)可進行微型焊接。激光束經(jīng)聚焦后可獲得很小的光斑，且能精密定位，可應用于大批量自動化生產(chǎn)的微、小型元件的組焊中，不僅生產(chǎn)效率大大提高，且熱影響區(qū)小，焊點無污染，大大提高了焊接質(zhì)量。

(6)可焊接難以接近的部位，實施非接觸式遠距離的焊接，具有很大的靈活性。尤其是近幾年來，在YAG與光纖激光加工技術中采用了光纖傳輸技術，使激光焊接技術獲得了更為廣泛的推廣與應用。

(7)激光束易實現(xiàn)光束按時間與空間分光，能進行多光束同時加工及多工位加工，為更精密的焊接提供了條件。

（三）激光焊接國內(nèi)外應用概況

工業(yè)發(fā)達國家在汽車車身制造中廣泛采用機器人激光焊接技術取代傳統(tǒng)的焊接工藝，這不僅可以提高焊接質(zhì)量，改善車身部件的機械力學性能，而且可以節(jié)省材料，大大降低車身的制造成本。世界著名的汽車公司紛紛采用機器人激光焊接工藝用于其汽車車身的生產(chǎn)。Volvo(沃爾沃)是最早開發(fā)車頂激光焊接技術的廠家。其后世界各大汽車公司紛紛效仿，如德國大眾公司的AudiA6、GolfA4、Passat車型，BMW(寶馬)公司的5系列和Opel(歐寶)公司的Vectra車型車頂均采用了激光焊接。Audi(奧迪)汽車公司使用激光焊接生產(chǎn)車身輔助構架，每天可完成2000件。BMW(寶馬)、Opel(歐寶)、Volvo(沃爾沃)汽車公司也已建成激光焊接和切割生產(chǎn)線，用于車身構架和覆蓋件的制造。意大FIAT(菲亞特)在大多數(shù)鋼板組件的焊裝中采用了激光焊接。NISSAN(日產(chǎn))、HONDA(本田)和TOYOTA(豐田)汽車公司在制造車身覆蓋件中都使用了激光焊接工藝。GM(通用)汽車公司采用了車身覆蓋件激光焊接生產(chǎn)線，用來生產(chǎn)1995年魯米那4門車和蒙特卡羅2門車，使鋼板的損失降低20％-30％，大大降低成本較高的鍍鋅鋼板消耗。在都市Develle車的制造中，采用激光焊接方法焊接高強鋼的B立柱和車頂，省去了原來用于加固的沖壓件，降低了工裝費用，提高了焊接質(zhì)量。Soundronic公司生產(chǎn)的車身鋼板激光焊機可連續(xù)焊接2440mm的焊縫，在一個焊接循環(huán)中實現(xiàn)單道或多道焊焊縫，使制造成本降低20％-30％。Chrysler(克萊斯勒)公司1999年大切諾基車的一體式車身側板、門板及福特公司2001Explor／Moumaineer車的門內(nèi)板都采用了激光焊接。一臺大功率激光器配上數(shù)控加工系統(tǒng)可取代十臺電阻焊機械手，且效率是電阻點焊的十倍以上。僅僅激光焊取代電阻點焊一項平均每輛車身自重就可減輕60Kg。激光焊接技術正向高速度、高精度、高柔性、低成本、智能化、集成化的方向發(fā)展。

目前，激光焊接、激光釬焊、激光復合焊都已經(jīng)成功地應用在白車身的焊接中，包括焊接白車身的車門、側圍、前圍、后圍、地板、頂蓋等，針對搭接、對接、角接等接頭形式，實現(xiàn)了鋁、高強鋼、高強度鍍鋅鋼等材料的有效焊接。不僅可以減少材料的消耗，減輕車身的重量，而且大幅提高了車身的強度和剛度。因此國內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家也希望把激光焊接工藝應用到車身的生產(chǎn)制造中，但由于在技術及裝備上的落后，無法獨立研發(fā)，只能完全依靠進口。因此有必要對激光焊接工藝、裝備，及其車身結構的設計改型作深入的研究。

隨著全球經(jīng)濟一體化進程的發(fā)展,汽車市場的競爭愈加激烈，汽車的設計與制造技術必將成為世界汽車工業(yè)激烈競爭的主戰(zhàn)場。而汽車制造中激光焊接、切割技術的應用,必將為車身制造業(yè)帶來重大變革,為企業(yè)帶來巨大的效益,同時大大提高和增強企業(yè)的競爭力。國內(nèi)外先進汽車生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)驗表明，激光加工技術的推廣將顯著提高我國汽車工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量水平以及在國際中的競爭力。