曾幾何時(shí)，車(chē)身激光焊縫總長(zhǎng)度被視為汽車(chē)制造的亮點(diǎn)，銷(xiāo)售的賣(mài)點(diǎn)。2008年，明銳在作市場(chǎng)推廣時(shí)，其“引以為豪的激光焊接技術(shù)”，是其車(chē)身激光焊接長(zhǎng)度6.1米!而現(xiàn)在，許多車(chē)型的車(chē)身激光焊接長(zhǎng)度動(dòng)輒數(shù)十米。
近年來(lái)，激光技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用日益普遍，以工藝而論，則激光打標(biāo)、硬化、切割、焊接，全數(shù)用上;以部位而論，舉凡內(nèi)外、上下、結(jié)構(gòu)裝飾等，盡入轂中。一輛汽車(chē)，隨處可見(jiàn)激光的身影，可以說(shuō)無(wú)車(chē)不激光。
在激光加工應(yīng)用各領(lǐng)域中，汽車(chē)工業(yè)占據(jù)15%的市場(chǎng)份額。美國(guó)是最早將高功率激光器引入汽車(chē)工業(yè)的，底特律地區(qū)有40余家激光加工站，用于汽車(chē)金屬件的切割和齒輪的焊接，使汽車(chē)的改型從5年縮短到2年。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，歐美發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家，有50%-70%的汽車(chē)零部件是用激光加工來(lái)完成的。我們且對(duì)激光在汽車(chē)制造中的應(yīng)用，做初步的梳理。
一、激光焊接
激光焊接具有如下特點(diǎn)：
①加熱范圍窄(集中)。
②作用區(qū)域和位置可控。
③熱影響區(qū)小。
④焊接變形小，無(wú)需焊后矯形。
⑤非接觸加工，無(wú)需對(duì)工件加壓和表面處理。
⑥能實(shí)現(xiàn)異種材料焊接。
⑦焊接速度快。
⑧對(duì)外界無(wú)熱影響、無(wú)噪音、無(wú)污染。
激光束照射在材料表面的直徑為0.2-0.6mm，焊縫寬度在2mm以下。激光焊接的焊縫金屬經(jīng)快速凝固，其晶粒更加細(xì)小，可獲得更高的強(qiáng)度。激光焊接可使車(chē)身的剛度提升30%。車(chē)頂蓋與側(cè)圍的激光焊接，相比傳統(tǒng)點(diǎn)焊工藝，車(chē)頂少了兩條橡膠密封條，改善了車(chē)身的視覺(jué)效果。車(chē)身精度控制上的“一毫米工程”(白車(chē)身整車(chē)尺寸精度控制在±1mm內(nèi))，由于激光焊接才成為現(xiàn)實(shí)。
激光焊接加速了用沖壓零件代替鍛造零件的進(jìn)程。采用激光焊接，以連續(xù)的激光焊縫代替離散的點(diǎn)焊縫，可以減少搭接寬度和一些加強(qiáng)部件，可以壓縮車(chē)身結(jié)構(gòu)件本身的體積。由此，可減少車(chē)身重量56kg。激光焊接的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了減重減排，契合了當(dāng)今時(shí)代對(duì)環(huán)保的要求。
2000年，美國(guó)三大汽車(chē)公司即有50%的電阻點(diǎn)焊生產(chǎn)線(xiàn)被激光焊生產(chǎn)線(xiàn)所取代。
激光焊接應(yīng)用于不等厚板的拼焊，效益更加顯著。這種技術(shù)將傳統(tǒng)制造工藝——先沖壓成零件，再點(diǎn)焊成整體——改造為：先將若干個(gè)不同厚度的零件焊接為整體，再?zèng)_壓成形，減少了零部件的數(shù)量，材料利用更合理，結(jié)構(gòu)功能顯著提高。
應(yīng)用于寶鋼阿賽洛的一條不等厚板曲線(xiàn)輪廓激光拼焊生產(chǎn)線(xiàn)，是國(guó)內(nèi)激光汽車(chē)業(yè)激光應(yīng)用水平的一次突破性提高。這條生產(chǎn)線(xiàn)由上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪制造，采用由倒掛式機(jī)器人和一套復(fù)雜的零件定位輸送系統(tǒng)組成。為了克服零件尺寸、定位以及焊接變形等因素造成的焊縫偏差，生產(chǎn)線(xiàn)中使用了焊縫跟蹤系統(tǒng)。
團(tuán)結(jié)普瑞瑪制造的汽車(chē)座椅轉(zhuǎn)角器激光焊接生產(chǎn)線(xiàn)，去年在麥格納蘇州工廠(chǎng)正式投產(chǎn)，用于焊接上海通用汽車(chē)座椅調(diào)角器，日產(chǎn)量2500套，合格率達(dá)99%。這條激光遠(yuǎn)程焊接生產(chǎn)線(xiàn)綜合了眾多新技術(shù)：具有在線(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)記錄功能，每一件產(chǎn)品焊接時(shí)的工藝參數(shù)、時(shí)間、批次等信息生成二維碼，日后可通過(guò)二維碼查詢(xún)到詳細(xì)的信息，可追溯性好;高精度定位柔性防渣夾具，滿(mǎn)足快捷的生產(chǎn)節(jié)拍要求;全封閉安全屋，將人員與加工區(qū)完全隔離;高效除塵系統(tǒng)，滿(mǎn)足最嚴(yán)格的環(huán)保要求。該生產(chǎn)線(xiàn)在安全、綠色環(huán)保、可靠性、質(zhì)量控制可追溯性等方面，達(dá)到了新的高度。
激光焊接還可應(yīng)用于點(diǎn)煙器、氣門(mén)挺桿、汽缸墊、噴油嘴、火花塞、變速齒輪、半軸、傳動(dòng)軸、散熱器、離合器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管、增壓器輪軸、安全氣囊內(nèi)膽、ABS等。
二、激光切割
激光切割較早應(yīng)用于汽車(chē)零件的制造。
早在10年前，上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪就為一汽解放青島汽車(chē)有限公司制造了汽車(chē)大梁激光加工FMC。該FMC由一臺(tái)激光切割機(jī)、自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)(電磁鐵)和自動(dòng)下料機(jī)構(gòu)組成，這是國(guó)內(nèi)較早出現(xiàn)的以激光設(shè)備為核心的FMC。后來(lái)，又?jǐn)U展為3工位的大梁激光加工FMC，應(yīng)用于陜西重型汽車(chē)有限公司。
汽車(chē)大型覆蓋件的下料切邊，擋風(fēng)板等激光切割，需要3維切割機(jī)或機(jī)器人。以機(jī)器人+光纖激光器組成的柔性切割系統(tǒng)較為常見(jiàn)。
近年來(lái)，高強(qiáng)度鋼因具有高減重潛力、高碰撞吸收能、高疲勞強(qiáng)度、高成型性及低平面各向異性等優(yōu)勢(shì)，成為汽車(chē)工業(yè)輕量化的主要材料。高強(qiáng)度鋼熱成型后，沖壓工藝不再適宜，其輪廓和孔的裁切，推動(dòng)了對(duì)激光切割的需求。
汽車(chē)內(nèi)飾件多為非金屬，因激光的非接觸、定位、快速等特點(diǎn)，所以非常適合采用激光切割加工。比如，將車(chē)門(mén)鑲板或門(mén)肩的廢棄角料、后部注塑部件的多余部分切除。切割非金屬不能用光纖激光器，而必須用CO2激光器，沒(méi)有了光纖傳輸激光的便利，配用的機(jī)器人必須作專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)，將CO2激光束導(dǎo)光裝置完全集成在機(jī)器人手臂中，使運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人手臂能傳輸穩(wěn)定的激光束。史陶比爾可以制造這樣的機(jī)器人。
三、激光打標(biāo)
汽車(chē)零部件傳統(tǒng)標(biāo)記方式有：模具鑄造、電腐蝕、不干膠、絲網(wǎng)印刷、氣動(dòng)標(biāo)記等。激光打標(biāo)技術(shù)從誕生以來(lái)就以其標(biāo)記的清晰美觀永不磨滅性得到迅速發(fā)展。
激光打標(biāo)用于汽車(chē)零部件的優(yōu)勢(shì)在于：快速、可編程、非接觸，持久。激光打標(biāo)在汽車(chē)制造中應(yīng)用廣泛，如汽車(chē)零件、發(fā)動(dòng)機(jī)、標(biāo)簽紙(柔性標(biāo)簽)等等。激光條碼、二維碼常用于汽車(chē)零部件追溯。二維碼具有信息容量大、容錯(cuò)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
汽車(chē)柔性標(biāo)簽專(zhuān)用激光打標(biāo)機(jī)，針對(duì)汽車(chē)柔性標(biāo)簽的特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，用于下列各種標(biāo)簽的打標(biāo)：車(chē)身、發(fā)動(dòng)機(jī)、VIN碼、條形碼、車(chē)鑰匙、油箱、安全氣囊警示、輪胎壓力、空調(diào)、冷卻系統(tǒng)、車(chē)門(mén)標(biāo)簽等。
以上是對(duì)激光技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用綜述。
激光在汽車(chē)工業(yè)中的重要性愈益突顯，并日益廣泛深入地影響著我們的日常生活。