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單位 武漢華工激光工程有限責(zé)任公司

          地址 武漢東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)華中科技大學(xué)科技園激光產(chǎn)業(yè)園

摘要

     通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)業(yè)期刊論文、國(guó)內(nèi)外主要汽車(chē)制造商專(zhuān)利、行業(yè)分析報(bào)告等資料的解讀，分析目前國(guó)際汽車(chē)制造工業(yè)應(yīng)用激光加工技術(shù)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、區(qū)域差異等，由此提出我國(guó)從事汽車(chē)制造與激光技術(shù)的企業(yè)與團(tuán)隊(duì)在未來(lái)3-5年內(nèi)，更應(yīng)重視激光基礎(chǔ)工藝開(kāi)發(fā)，將先進(jìn)的制造技術(shù)與現(xiàn)代智能制造思想結(jié)合發(fā)展。

1．引言

    我國(guó)汽車(chē)工業(yè)高速發(fā)展，連續(xù)5 年產(chǎn)銷(xiāo)量世界第一，由于激光焊接、切割的應(yīng)用可帶來(lái)汽車(chē)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)能的革命性提升，已是汽車(chē)制造技術(shù)發(fā)展的重要方向和重大需求。國(guó)家一系列重大科技計(jì)劃將其列為重點(diǎn)突破的創(chuàng)新課題。在 20 世紀(jì)初，出現(xiàn)了激光技術(shù)，激光不僅有普通光的特性，還具有單色性、方向性和光強(qiáng)大等特性，這些本質(zhì)特性也決定了激光技術(shù)將作為一種新的特種加工技術(shù)，廣泛應(yīng)用于加工行業(yè)中。

在 20  世紀(jì)中期，出現(xiàn)了第一臺(tái)激光器，它是由美國(guó)休斯公司的梅曼(T.Mainlnan)發(fā)明的，這一發(fā)明打開(kāi)了激光加工的序幕，從此在車(chē)輛制造、電子產(chǎn)業(yè)、航空航天、船舶產(chǎn)業(yè)及機(jī)械制造等重要部門(mén)產(chǎn)業(yè)激光加工作為先進(jìn)的加工制造技術(shù)得到了逐步應(yīng)用，并逐漸形成了幾十種應(yīng)用工藝，如激光焊接、激光切割、激光打孔、激光標(biāo)記及表面熱處理等，在縮短產(chǎn)品周期、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平及產(chǎn)品的綠色化程度等方面激光加工也起到了愈來(lái)愈重要的作用。隨著激光焊接技術(shù)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，70年代前主要研究是脈沖激光焊，隨后是連續(xù)激光焊，再到高功率CO2激光焊。到了80年代，YAG 激光器得到了廣泛的應(yīng)用，隨之又出現(xiàn)半導(dǎo)體激光器，它可搭載于機(jī)器人上進(jìn)行焊接，但是其光束質(zhì)量不好。90 年代，誕生一新類(lèi)型的激光器，它是用半導(dǎo)體激光器來(lái)做傳統(tǒng)激光器的泵浦源，但是泵浦源成本高。進(jìn)入 21 世紀(jì)，德國(guó)人發(fā)明了光纖激光器。在這個(gè)過(guò)程中激光焊接技術(shù)的發(fā)展不僅是在激光器，受激物質(zhì)的范圍也越來(lái)越廣泛。

2．傳統(tǒng)激光加工技術(shù)（激光焊接、激光切割）在各個(gè)地區(qū)汽車(chē)工業(yè)應(yīng)用與發(fā)展呈現(xiàn)不平衡狀態(tài)

2.1以德美為代表的歐美汽車(chē)制造企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)激光加工應(yīng)用的普及

歐洲汽車(chē)工業(yè)以德國(guó)作為最典型代表，在上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始就致力于應(yīng)用最新技術(shù)，其中激光加工技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用就是其中最為成功的案例。

汽車(chē)工業(yè)中的在線激光焊接大量用在白車(chē)身沖壓零件的裝配和連接上。主要

應(yīng)用包括車(chē)頂蓋激光焊、行李箱蓋激光釬焊及車(chē)架激光焊接。早期的車(chē)身激光焊

接應(yīng)用主要是車(chē)頂蓋搭接焊，目的是為減噪和適應(yīng)新的更安全的車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。嚴(yán)格地講，早期車(chē)頂焊還屬于車(chē)身結(jié)構(gòu)件激光焊接，即激光焊縫不能露在車(chē)身外表面。但隨著車(chē)身件制造及裝配精度的提高以及用于車(chē)身表面覆蓋件連接的激光釬焊技術(shù)的出現(xiàn)，車(chē)頂蓋激光焊接逐漸被激光釬焊所取代，車(chē)頂激光釬焊也成為可直接在車(chē)身表面實(shí)施連接的新技術(shù)。主要應(yīng)用包括車(chē)頂蓋激光焊、行李箱蓋激光釬焊及車(chē)架激光焊接。美國(guó)、德國(guó)最早將高功率Nd：YAG固體激光器用于汽車(chē)鈑金件的切割和齒輪的焊接，使汽車(chē)改型的周期從5年縮短到2年。在車(chē)身裝配生產(chǎn)線上，五軸激光加工機(jī)或光纖傳輸?shù)募す饧庸は到y(tǒng)廣泛用于激光焊接，激光焊接在汽車(chē)工業(yè)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝。

圖2.1德國(guó)大眾汽車(chē)白車(chē)身激光在線焊接