激光加工技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用

當(dāng)一百三十多年前，卡爾-奔馳制造出世界上第一輛汽車時，他或許很難想象一個多世紀(jì)后汽車工業(yè)發(fā)生的巨大變化。這一百多年來，汽車工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，加工制造技術(shù)更是日新月異，革新不斷，從卡爾-奔馳時代汽車的手動組裝到今天的全自動化生產(chǎn)線，可謂天翻地覆。激光作為二十世紀(jì)的一項(xiàng)偉大發(fā)明，在汽車制造中的應(yīng)用具有劃時代的意義，這項(xiàng)先進(jìn)的加工技術(shù)已經(jīng)滲透到汽車制造的方方面面，涵蓋從焊接、切割、打孔、打標(biāo)、熱處理以及成形，甚至到電子系統(tǒng)的微加工等領(lǐng)域。今天，聽小編來介紹一下激光在汽車上的一些代表性的加工技術(shù)。

激光焊接

激光焊接以其能量密度高、變形小、熱影響區(qū)窄、焊接速度高、易實(shí)現(xiàn)自動控制、無后續(xù)加工等優(yōu)點(diǎn)，已成為汽車制造中的重要手段之一。一輛汽車的車身加底盤共有數(shù)百上千種零件，如何將其連接在一起對整車車身的剛性有著直接的影響，采用激光焊接幾乎可以把所有不同厚度、牌號、種類和等級的金屬材料連接在一起，在提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量的同時還增加了汽車設(shè)計(jì)和材料選用的靈活性。

采用激光焊接可以在汽車制造中用更多的沖壓件代替鑄造件，用連續(xù)的激光焊縫代替分散的點(diǎn)焊縫，可以減少搭接寬度和一些加強(qiáng)部件，降低車身結(jié)構(gòu)本身的體積，從而減少了車身的重量，滿足了汽車節(jié)能減排的要求。采用激光焊接還可以提高車身的裝配精度，使車身剛度提升30%以上，從而提高了車身的安全性。此外，采用激光焊接還可以降低汽車車身制造過程中的沖壓和裝配成本，縮短生產(chǎn)周期，減少零件的數(shù)量，提高了車身一體化程度。

比如，作為中國激光設(shè)備的領(lǐng)導(dǎo)者，華工激光旗下子品牌法利萊開發(fā)的“轎車車身頂蓋激光焊接柔性生產(chǎn)線”是國內(nèi)首套汽車白車身激光焊接設(shè)備，目前已經(jīng)成功應(yīng)用于多條汽車整裝焊接生產(chǎn)線，焊接速度達(dá)4.8m/min，比世界上同類型設(shè)備快30%，大大提高了生產(chǎn)效率。

另外一家知名激光設(shè)備廠商——天田米亞基最新推出的YAG激光焊接機(jī)ML-C200A/300A機(jī)型采用32種焊接條件和波形控制，可應(yīng)對各種工件通過高速重復(fù)激光輸出，最大500PPS(300W)，可進(jìn)行高速縫焊，可瞬間切換焊接條件，實(shí)現(xiàn)高速、高品質(zhì)焊接。

激光切割

激光切割是最常用的激光加工方式之一，激光切割類型分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。與傳統(tǒng)的加工方法相比，激光切割具有更高的切割質(zhì)量-切口寬度窄、熱影響區(qū)小、切口光潔 、切割速度快、柔性強(qiáng)-可隨意切割任意形狀、廣泛的材料適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)。

汽車大型覆蓋件的下料切邊常常需要三維激光切割機(jī)。此外，當(dāng)前汽車制造平臺化愈演愈烈，對生產(chǎn)線的柔性提出了較高的要求，采用三維激光切割在車型型號改變后只需改編激光加工的程序，且工裝簡單、大大縮短工期，相對于采用模具制造成本大幅下降。此外，高強(qiáng)度鋼在汽車上的應(yīng)用越來越多，這種鋼種在熱成型后，沖壓工藝不再適宜，其輪廓和孔的裁切，推動了對激光切割的需求。

全球鈑金加工機(jī)床領(lǐng)先制造商通快公司在熱成型高強(qiáng)鋼加工領(lǐng)域內(nèi)，一直處于領(lǐng)導(dǎo)者地位，例如專門為汽車行業(yè)高強(qiáng)鋼部件快速切割開發(fā)的Trulaser Cell 8030三維切割機(jī)結(jié)合最先進(jìn)的碟片激光技術(shù)(TruDisk系列)就扮演了這樣的角色。

提到鈑金加工，就不得不提國內(nèi)鈑金加工領(lǐng)先企業(yè)——大族激光，該公司自2009年推出國內(nèi)第一臺高功率光纖激光切割機(jī)以來，現(xiàn)已在全球累計(jì)安裝運(yùn)行 2000余臺，占有國內(nèi)市場80%以上份額。以G3015F光纖激光切割機(jī)為例，該產(chǎn)品具備強(qiáng)大的切割能力、“飛一般”的切割速度、極低的運(yùn)行成本、優(yōu)異的穩(wěn)定性、高質(zhì)量的加工以及強(qiáng)大的適應(yīng)能力。

激光打標(biāo)

在汽車及零部件生產(chǎn)中，身份的確立是質(zhì)量追溯和召回的基礎(chǔ)，通過打標(biāo)方式來建立汽車及零部件身份的唯一性非常關(guān)鍵。汽車打標(biāo)以其較高的效率和適應(yīng)性以及永久性得到了越來越廣泛的應(yīng)用。激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下永久性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)的特點(diǎn)是非接觸加工，可在任何異型表面標(biāo)刻，工件不會變形和產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。現(xiàn)代汽車零部件采用了各種材料，包括金屬、塑料、玻璃、陶瓷、木材及皮革等，而采用激光可以很完美地在所有這些材料的表面進(jìn)行打標(biāo)。

知名激光打標(biāo)機(jī)廠商楚天激光生產(chǎn)的CT-MF 10/20光纖激光打標(biāo)機(jī)采用光纖激光器輸出激光，再經(jīng)高速掃描振鏡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)功能。光纖激光打標(biāo)機(jī)電光轉(zhuǎn)換效率高，采用風(fēng)冷方式冷卻，整機(jī)體積小巧，輸出光束質(zhì)量好，可靠性高。該設(shè)備可雕刻金屬材料和部分非金屬材料，主要應(yīng)用于對深度、光滑度、精細(xì)度要求較高的領(lǐng)域。

再比如深圳泰德激光公司的三維激光標(biāo)記系統(tǒng)DPF-3M20、DPF-3M30及DPF-3M40系列，可用于三維曲面的各類金屬或非金屬產(chǎn)品的激光打標(biāo)，該系統(tǒng)具有三頭或多頭，可有效減少裝夾次數(shù)，提高加工精度和良率，此外配備的雙機(jī)械手系統(tǒng)還可以提高加工效率。

當(dāng)然，激光技術(shù)在汽車上的應(yīng)用并不僅限于此，它還涉及到鉆孔、熱處理、表面涂覆、上釉、成形、重熔處理、模型制造以及微加工等諸多技術(shù)，涉及產(chǎn)品加工制造的各個領(lǐng)域。將于2016年3月15-17日在上海新國際博覽中心舉行的“慕尼黑上海光博會(LASER World of PHOTONICS CHINA)”是亞洲最大的激光、光學(xué)、光電行業(yè)盛會，屆時將匯集激光領(lǐng)域的各路英雄，集中展示他們在激光技術(shù)方面的產(chǎn)品和解決方案。

一百三十多年來，汽車的社會角色也發(fā)生了巨大的變化。今天，汽車已經(jīng)不僅僅是簡單的交通工具，它已經(jīng)深深地融入到人們的生活和工作之中。與此同時，隨著汽車保有量的不斷上升，以及環(huán)境和能源危機(jī)的持續(xù)惡化，汽車工業(yè)也面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，市場對汽車的環(huán)保性、安全性及舒適性等提出了更高的要求。相對傳統(tǒng)加工工藝，激光加工技術(shù)為汽車制造注入了更多的活力，在汽車行業(yè)面對這些挑戰(zhàn)，追求可持續(xù)性的道路上不斷推動其向前發(fā)展。