激光拼焊板技术分析
汽车用激光拼焊板技术及其应用综述
汽车用激光拼焊板技术及其应用综述引言随着现代社会的发展和快节奏的生活，汽车在人们的生活中扮演者越来越重要的角色，人们对汽车行业的要求也越来越高，要求汽车的安全性和节能性，以及汽车的轻便性，这些要求直接促进了激光拼焊板技术在汽车行业的应用，目前这种技术已经在世界范围内广为应用。
在具体的汽车零件的生产过程中，主要是分离成形法和整体成形法。
分离成形法主要是是指单个的生产零件，然后再利用焊接技术将这些零散的部件焊接起来，形成汽车生产所需要的结构部件。
这种成形法的优点在于可以优化单个零件的性能，选择适宜的材料生产单个部件，将这些部件焊接起来也可以形成系统优势。
但是这样一来，将会加大生产中的加工和装配成本，并且由于单个零件的材料不同，再加上焊接时的节点重合，可能会增加汽车的重量。
而后者则简单的多，它是利用一台压机，将所需要的材料相同的零件在一块整体板材上生产的方法，这种方法从实际来看缺点是十分明显的，因为虽然材料可能相同，但是具体的零件的厚度要求等是不同的，这时候对于选择生产材料造成了影响，增大了成形难度。
以上两种是汽车零件生产中传统上应用的生产方法，其缺点都是增加了汽车自身的重量，降低了汽车的性能优化效果。
目前人们对汽车的要求越来越高，除了美观外，更要求汽车的轻便性、速度，而传统的部件生产方式无法满足这种要求。
因此，汽车生产领域结合传统方式的优缺点和现代机械技术，推出了一种新型的部件成形方式，即拼焊板冲压成形技术。
激光拼焊板技术是在激光焊接技术发展的基础上，结合汽车部件生产的需要而出现的一种新型的现代加工技术，主要的生产原则是利用高能量的激光，通过对不同类型和不同性能的材料的焊接，使得生产各个零件的材料集中在一张整体板块上，根据各个部件所需的材料进行冲压，满足零件对材料和厚度的不同要求。
激光拼焊板工艺在汽车行业的应用，有效地解决了传统部件成形方法中的缺点和问题，满足了不同部件的不同材料要求和不同工艺要求。
车身制造中的激光拼焊技术
激光拼焊设备的种类
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 ，工件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 ：
（ ）固体激光 器又称Ｎｄ： ＡＧ １ Ｙ 激光器
莸得 了 日益广泛的应用 。
第一 步 ，选择 拼板材料 。一 般
来 说 ，对 于焊接之 后还需进 行深拉
的０６ ．５～２５ ．ｍｍ厚的板 材 ，要 选择 “ 较软 ”的冷轧低 碳钢 。但 实际上
奔驰 、宝马 、通用 、一汽 、东风、Ｊ 及奇瑞 等汽车生产厂相继在车 身 ＡＣ
中采 用了激光拼焊 板技术 ，如 图１ ？ 。 目前 由拼 焊板生产 的汽车零部件 主 ｉ ｆ示 Ｔ 要有前后车 门内板 、前后纵梁 、侧围、底板 ，车门内侧的Ａ、Ｂ 立柱 ，轮 、ｃ 罩及尾 门内板等 。其中 ，门 内板应用此 工艺最多 ，其次是前纵梁 。Ｊ Ｃ Ａ 紧跟
及塑性 ，看带有焊缝的结构 区是 否适于深拉加 工。比如对具有横向焊缝及纵 向焊 缝的平面样件进行拉伸试验 ，采 用机械试 验 （ 根据艾雷克橙指数评价 ） 或者 液压压延试验检测其冲压深拉能 力。同时 ，要 评价 焊件不同厚度 、冲压 及冲压时伴随 的热处理之后 的焊 区强度变化等 因素 的影响 。
在 冲压 时受到 的拉应 力最小 ，力求 最 经济 裁料 ，以提高金 属材料 的总 使用率 ，减少材料 浪费 。此外 ，对 拼板搭 接精度要特 别关 注 ，同时 应 避免焊 缝位于 冲压时受 到拉应 力最
大 的部 位 。
激光拼焊在国内外汽车厂的应用
２世纪９年代 ，欧洲 、北美 、 日 各大汽车生 产厂开始在车身制造中大 ０ ０ 本 规模 使用激光拼焊板技术 ，近年该项技术在全球新 型钢 制车 身设计和制造上
激光拼焊年度总结(3篇)
第1篇一、引言激光拼焊作为一种先进的制造技术，在我国得到了广泛的应用和推广。
在过去的一年里，我国激光拼焊行业取得了显著的成果，不仅推动了我国制造业的转型升级，也为我国经济社会的可持续发展做出了重要贡献。
本文将从激光拼焊技术的研发、应用、市场等方面，对我国激光拼焊行业进行年度总结。
二、激光拼焊技术发展概述1. 技术研发过去一年，我国激光拼焊技术取得了以下重要进展：（1）激光焊接设备性能提升：我国激光焊接设备制造商加大研发投入，不断提升设备的性能和稳定性，以满足市场需求。
（2）激光焊接工艺优化：针对不同材料和结构，我国科研人员不断优化激光焊接工艺，提高焊接质量。
（3）激光拼焊自动化程度提高：随着激光拼焊技术的不断发展，自动化程度逐渐提高，降低了人工成本，提高了生产效率。
2. 技术创新（1）激光拼焊新材料研究：我国科研人员针对高性能、轻量化、环保等要求，开展了激光拼焊新材料的研发，如钛合金、铝合金、镁合金等。
（2）激光拼焊新工艺研究：针对复杂结构、薄壁件等难点，我国科研人员开展了激光拼焊新工艺的研究，提高了焊接质量。
（3）激光拼焊智能化研究：结合人工智能、大数据等技术，我国科研人员开展了激光拼焊智能化研究，提高了焊接过程的智能化水平。
三、激光拼焊应用领域拓展1. 汽车制造激光拼焊技术在汽车制造领域的应用日益广泛，如车身、底盘、发动机等关键部件。
通过激光拼焊技术，可以提高汽车的性能、降低成本、提高环保性能。
2. 航空航天激光拼焊技术在航空航天领域的应用取得了显著成果，如飞机机身、发动机等关键部件。
激光拼焊技术可以提高航空航天器的性能、降低重量、提高可靠性。
3. 造船业激光拼焊技术在造船业的应用有助于提高船舶的耐腐蚀性、降低成本、提高制造效率。
4. 能源设备激光拼焊技术在能源设备领域的应用，如风力发电机组、太阳能电池板等，可以提高设备的性能、降低成本、提高环保性能。
5. 金属结构制造激光拼焊技术在金属结构制造领域的应用，如桥梁、高层建筑等，可以提高结构的安全性、降低成本、提高制造效率。
7.1激光拼焊板常见缺陷分析
图3 激光拼焊板焊缝成型不均
可能原因和解决方法： （1）焊接保护气体不纯（解决方法：更换 纯度较高气体）； （2）焊接保护气体位置不对（解决方法： 调节铜管吹气角度和高度位置）； （3）焊接保护气体流量大小不合适（解决 方法：调节保护气体流量）； （4）板材表面有油污、水汽或杂质等（解 决方法：清洁板材焊缝表面）；
图1 激光拼焊板出现的气孔
9/21/2018
2.2
焊接断弧问题
图2 激光拼焊板出现断弧
可能原因和解决方法： （1）焊接参数不合适（解决方法：调整焊接功率、速度、焦点、保护气体等参 数到合适值）； （2）外光路镜片污染（解决方法：检查并清洗外光路镜片）； （3）激光器内部镜片污染（解决方法：检查并清洗内部光路镜片）；
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2.6 焊缝局部变窄问题
图6 焊缝局部变窄
可能原因和解决方法： （1）拼缝时间隙值过大（解决方法：调整合适拼缝挤压坐标值或者更换合格板材） （2）焊接时激光偏向薄板一侧（解决方法：调整焊接时激光到焊缝合适值）；
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2.7 激光拼焊板可能出现的其它问题
激光拼焊板工艺中还有可能出现的其它缺陷包括（1）焊缝未焊透：可能原因是 焊接时工艺参数不合适，如功率过低、速度过快、离焦量过大等；（2）焊缝烧穿： 可能原因是焊接时工艺参数不合适，如功率过高、速度过慢、离焦量过小等。
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2.4 焊缝错边
可能原因和解决方法： （1）板材精剪后平整度不一致（解决方法： 检查板材平整度）； （2）焊接平台不平整（解决方法：检查并 清理平台是否有焊渣）；
图4 焊缝出现错边
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2.5 焊缝偏向一侧板材
图5 焊缝偏向一侧板材
激光拼焊技术介绍【全面解析】
激光拼焊技术介绍内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.1、过程及必要设施激光(产生于被刺激的辐射放射物的光的放大作用)是一种特殊性质的光，单色并且连贯，因此可以将光集中于要做钢融解的一个微小斑点上。
要创造激光辐射,就需要激光媒介。
在将能量从外向内转入到这个媒介中的同时，可以产生被刺激的分子。
在谐振器中这束单色光将在两个镜子之间反射，由反射产生出时间和空间凝聚的光子，其中一个部分透明的镜子能将这条射线反射出这台谐振器。
针对大功率应用的重要激光器有两种：二氧化碳激光器和钕：钇铝石榴石激光器。
二氧化碳激光器是气体激光,即为产生出激光辐射所使用的媒介是气体，刺激过程就是放电过程，二氧化碳激光的波长为10.6mm。
钕：钇铝石榴石激光器是固体激光，激光放射媒介是钕原子在氧化铝中的点阵。
由于激光放射原子的密度比较高, 因此固体激光的大小比气体激光要小，钕：钇铝石榴石激光的波长为1064nm，是二氧化碳激光的十分之一。
二氧化碳激光是现在比较强有力的激光，但钕：钇铝石榴石激光的操控系统极具优势。
由于二氧化碳激光的波长为10.6mm，所以必须要安装一个“陡坡”装置，这就限制了可能的运动方式。
而钕：钇铝石榴石激光的辐射可以用灵活的纤维质光学波导进行引导，因此可以允许激光发射头进行自由移动。
2、优势及要求激光焊接重要的优势在于能够将非常高的能量聚焦于一点，激光束打在两个要焊接部分的边缘，输入能量把金属加热并将其融化。
在激光束作用以后，溶化的材料将迅速冷却。
在这个过程中，有一小部分的数量将进入被焊接的零件中。
在焊接减少热变形的同时，也减少了输入的热能量。
减少因热量影响的变形，并增加对准确性的纠正，可以节省大量金钱和时间。
激光拼焊技术及其发展状况
激光拼焊技术及其发展状况激光拼焊板的定义：拼焊板是将几块不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材用激光把边部对焊，焊接成一块整体板，以满足零部件对材料性能的不同要求。
经过冲压等工序后成为汽车的部件。
从20世纪80年代中期开始，拼焊板作为新技术在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注。
拼焊板工艺主要是为汽车行业进行配套服务，尤其在车身零部件生产、制造和设计方面，拼焊板的使用有着巨大的优势。
目前，无论实验室还是汽车制造厂的实践经验，均证明了拼焊板可以成功地应用于汽车车身的制造。
1985年Audi车身上成功采用了全球第一块激光拼焊板。
90年代欧洲、北美、日本各大汽车生产厂开始在车身制造中大规模使用激光拼焊板技术，近年来该项技术在全球新型钢制车身设计和制造上获得了日益广泛的应用。
奔驰、宝马、通用等各大汽车生产厂相继在车身中采用了激光拼焊板技术。
冷轧钢板激光拼焊是一项高新技术，主要解决冷轧不能生产的超宽板以及不等厚板，目前主要应用在汽车门内板、底板、立柱等不等厚钢板的拼焊中。
其工艺过程为先将不同或相同厚度、强度、材质的冷轧钢板，切成合适的尺寸和形状，然后激光焊接成一个理想的整体，即拼焊板。
汽车制造商用这种拼焊板冲压成特定的零件装配汽车，以满足自己和消费者提高汽车产品质量、降低生产成本、减轻车重、减少油耗、保护环境等方面的多种需求。
激光拼焊板发展的四个阶段：一、开始阶段，大众公司1985年超大板的需求促进了激光拼焊板的发展，随着新车型的发展，激光拼焊板得到了广泛应用。
二、成长阶段，随着激光焊接设备的不断改进，激光拼焊板应用和数量在不断增加,尽管突然大量应用激光拼焊板对汽车制造商来说还难以接受，因需要而在技术上获得了激光拼焊的经验。
Golf4就应用了19 块激光拼焊板。
三、成型阶段，一些汽车制造商引进激光拼焊板使得其竞争对手开始评估激光拼焊板的优点和缺点，1998年开始，其他的汽车厂商开始使用或计划使用激光拼焊板。
四、提高复杂性，应用高端的激光焊接技术可以生产更复杂更大的零件.现代汽车特别是下一代汽车，将会大量使用激光拼焊的冷轧薄板，最高的比例可能会达到全部用板量的40%以上，其中有差强度拼焊、差厚度拼焊和差钢质的拼焊等。
冷轧钢板激光拼焊
冷轧钢板激光拼焊是一项高新技术，主要解决冷轧不能生产的超宽板以及不等厚板，目前主要应用在汽车门内板、底板、立柱等不等厚钢板的拼焊中。
其工艺过程为先将不同或相同厚度、强度、材质的冷轧钢板，切成合适的尺寸和形状，然后激光焊接成一个理想的整体，即拼焊板。
汽车制造商用这种拼焊板冲压成特定的零件装配汽车，以满足自己和消费者提高汽车产品质量、降低生产成本、减轻车重、减少油耗、保护环境等方面的多种需求。
如下图：1、零件数量的减少，以及随之而来的生产设备和制造工艺简化，大大提高了生产效率，降低整车制造及装配成本；2、由于产品的不同，零件在成形前即通过激光焊接工艺焊接在一起，因而提高了产品的精度，大大降低了零部件的制造及装配公差；通过部件的优化减轻了重量；3、激光拼焊是把基板的边部对焊在一起，由于不再需要加强板，也没有搭接接缝，大大提高了装配件的抗腐蚀性能；通过消除搭接提高部件的耐腐蚀能力，大大减少了密封措施的使用；4、通过对材料厚度以及质量的严格筛选，在材料强度和抗冲击性方面给零部件带来本质的飞跃，同时改良了结构，在撞击过程中，可以控制更多的能量得到吸收，从而改良车身部件的抗击冲撞能力，提高车身的被动安全性；5、实现对材料性能的最充分的利用，达到最合理的材料性能组合；6、材料厚度的可变性以及其可靠的质量，保证了在对某些重要位置的强化改进可以顺利进行；7、对产品的设计者而言增加了产品设计的灵活性。
一个零件，如果某个部分需要提高强度，则这部分的厚度也要增加，在设计时只需在某个部分提高强度和厚度而不需要在整个零件都增加强度和厚度.1 钢卷准备2 开卷机3 穿带装置4 切头剪5 清洗机（预留）6 矫直机7 活套8 喂料辊9 尾料送料辊10 压机11 堆垛机12 切头剪II（预留）落料线参数:原料钢卷:宽度: 350 ~ 2.000mm该落料线可处理冷轧、热轧原板，电镀锌（单面镀或双面镀）、热镀锌钢卷。
可实现上下开卷。
可处理材料的抗拉强度: 270 ~ 1200N/mm2可处理材料的屈服强度: 120 ~ 900 N/mm2激光拼焊板技术是基于成熟的激光焊接技术发展起来的现代加工工艺技术。
4.5激光拼焊板技术介绍
应商。 2002年10月25日，中国第一条激光拼焊板专业化生产线正式投入
运行，武汉蒂森克虏伯中人激光拼焊有限公司引进蒂森克虏伯公司生产的 8kwCo2 连续激光焊接生产线，并采用该公司的全套专有技术和质量控制
体系进行生产。
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所谓激光拼焊板技术， 是指采用激光焊接工艺， 把不同厚度、不同材质、
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4. 作业思考题
（1）简要说明什么是激光拼焊板技术，它的起源、发展和 应用的背景是什么？
（2）查阅相关资料，了解激光拼焊板技术在我国汽车行业
的应用现状。
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图2 激光拼焊板在轿车车身上的应用示意图
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图3 激光拼焊板在长安轿车CS75车身上的应用实例
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图4 激光拼焊板在吉利博瑞轿车GC9车身上的应用实例
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3. 小结
本次课介绍了激光拼焊板的概念和产品特点，以及该技 术在汽车制造行业的发展和应用，特别是对汽车减重降耗的 重大意义。
激光拼焊板技术介绍
课程名称：激光焊接工艺实践 承担单位：浙江工贸职业技术学院
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1. 教学目标
• 了解我国激光拼焊板技术的发展和在汽车行业的应用， 与传统汽车制造工艺相比，采用激光拼焊板对降低车辆自
重，简化生产流程的重要意义。
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2. 激光拼焊板技术介绍 2.1 激光拼焊板技术的概念
激光拼焊板技术是汽车车身设计制造中出现的一个崭新的概念。1985 年，德国蒂森克虏伯钢铁公司建立了第一套激光焊接板材定制系统，开始
用于生产奥迪汽车底板，采用激光拼焊板对于汽车的轻量化、减少模具种
类和数量等成效显著。现在几乎所有的著名汽车制造商都已在汽车生产中 大量使用激光拼焊板，并且已经出现了为汽车制造商提供激光拼焊板的供
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门内板 铰链加强板
小计
TWB门内板 A B
小计
毛重 11.43 4.31 15.74
材料价值 61 23
剪切 3.8 0.9
焊接
冲压 18.7 11.7
8.98 3.88 12.86
47.9
3.4
20.7
0.9
18.7 20
零件重量降低2kg装配Fra bibliotek9.5总成本 128.6
111.6
减少汽车厂的成本和设备投入
侧围内板成本降低
9块板 TWB
冲压 装配（不包含设备、
工具）
在欧洲采用传统的解决方 案
140元/侧围
75元/侧围 60元/侧围
在欧洲采用TWB的解决方案
240元/侧围 20元/侧围
小计
275元/侧围
260元/侧围
差异
100元/侧围 55元/侧围 60元/侧围 15元/侧围 30元/车
工具 冲压、装配
激光拼焊板技术分析
内容简介
一、激光拼焊板的发展历史 二、激光拼焊板的特点 三、激光拼焊板的应用 四、焊接质量保证
一、激光拼焊板的发展历史
激光拼焊板的定义
是将不同厚度、不同材质及不同表面状态的钢板 拼接在一起，在冲压制造后，与其他零件一起总装成 汽车整车。
激光拼焊板的发展
1964年 BUDD Co第一个专利 1980年 AUDI对钢板宽度需求超过2000mm（同厚度、地板） 1984年 THYSSEN向AUDI交付40000件激光拼焊板 2003年 全球生产了160 000 000件激光拼焊件…………
5、质量保证体系
引进阿赛洛成熟的产品技术标准。 引进完善的质量检测体系。
激光拼焊板的生产工艺
落料或剪切
厚度: 2.0 mm 钢级: DDQ EG
厚度: 0.9 mm 钢级: EDD EG
钢卷
中间仓库 拼焊板产品
焊接
落料线
1 钢卷准备 6 矫直机 11 堆垛机
2 开卷机
7 活套 12 切头剪II（预留）
在没有支撑的地方起皱
4、激光拼焊板的成形
4、激光拼焊板的成形
•开裂看来是由于焊缝的缘故 •开裂线垂直于主要压力
开裂处离焊缝3-4mm •降低垂直焊缝的压力 •避免过高的厚度差
4、激光拼焊板的成形
开裂始于焊缝，在基板上发展 •限制垂直于焊缝的压力 •加强焊接质量
与焊缝质量无关，用杯突试验可 以判定
1、材料准备
为保证焊缝质量，对材料焊接边有严格的要求：
保持很好的接触，直线度约为厚度的5%； 剪切断面形状； 剪切质量高且焊接面必须保持清洁； 板形；
EFFECT OF THE BLANKING QUALITY OF THE WELDING DEFECT
Blanking specifications
中间一条焊缝
背门
一条焊缝
厚材料 薄材料
重量
零件
强度
交叉重叠
前门内板
Jaguar X400 门内板 DC05 1.5 mm DC05 0.75 mm
1824
1655
门内板
轮罩
前地板
激光拼焊用于大零件
两条焊缝
薄材料
重量
零件
强度
薄材料
厚材料
交叉重叠
侧围
四、焊接质量保证
1、材料准备 2、焊缝特性 3、焊缝设计 4、激光拼焊板的成形 5、质量保证体系
FACTOR ANALYSIS
Effect of the blanking
Effect of the steel grade
2、焊缝特性
当焊缝远离冲压变形区域，仅考虑较薄材料的FLC 当焊缝位于冲压变形区域，要考虑焊缝的FLC
2、焊缝特性
3、焊缝设计
4、激光拼焊板的成形
张力主要在薄板
4、激光拼焊板的成形
增加安全性（降低车身重量）
激光拼焊板可以提高： 强度 疲劳 吸能 防腐
减少零件的数量（通过材料的合理选择降低采购成本）
纵梁
中立柱
减少汽车厂的生产流程
减少汽车厂的成本和设备投入
成型性能更加稳定（反弹） 功能集成、工序减化 落料、冲压、总装设备投入减少(内部物流） 利于汽车回收
门内板
使用TWB废料减少
传统工艺废料为：0.864kg 使用TWB废料为：0.138kg 每个门内板降低废料0.726kg 每车降低1.4kg 零件上的材料 门铰链的位置原采用2.0＋0.8mm被1.8mm材料代替， 装配后达到同样的强度。 材料减少2.15kg－－整车材料减少4kg。 成本降低重量减少
D
Vue en coupe (flan unitaire)
ZL ZA
p
D : ( 10 % Th.)
Sheared area (Z L) : ( 45 % ep) Break height (ZA) : ( 45 % ép) Break depth (P):
(if th.. 2 mm P 4 % th if th. < 2 mm P 80 µm)
激光拼焊板在车身上的应用
中立柱 B柱连接件
行李箱加强板 行李箱内板
减震器支座
轮罩 横梁
保险杠 前纵梁
前地板
后轮罩 侧围内板 门内板
激光拼焊板 “前纵梁"
传统设计/ 部件较多
“激光拼焊”只有一件
重量
三条激光焊缝
零件
激光焊接
强度
Source: VW
交叉重叠
激光拼焊的应用
VW Golf (A4), 前纵梁
3 穿带装置 8 喂料辊
4 切头剪I 9 尾料送料辊
门内板
落料工序减少 由于形状基本相似 成本降低0.9元/件。
冲压工具和工序减少 取消门铰链的加强件的冲压模具 减少投资300万 假设产量为150万辆（生命周期） 财务成本降低
铰链加强件的冲压工序取消 成本降低
装配工序减少 门铰链加强板不需要装配到门内板上 成本降低
减少汽车厂的成本和设备投入
二、激光拼焊板的特点
激光拼焊板很好的解决如下问题： 减重 增加安全性 减少零件的数量 减少汽车厂的生产流程 减少汽车厂的成本和设备投入 度身定作
减重（降低油耗、提高车速）
在相同强度的情况下，激光拼焊板可以很好的减轻重量。
1.2kg of weight saving (33%)
(14%)
减少8仟万设备投资
度身定作
超宽板 材质选择 厚度选择 镀层选择 材料的合理组合利用
激光拼焊板与普通零件的比较
三、激光拼焊板的具体应用
激光拼焊板得到了广泛的应用
•第一个集中批量使用激光拼焊板的是－－丰田； •在欧洲 如：大众的GOLF4应用了19块激光拼焊板；
Renault Laguna 2，激光拼焊板重量达100Kg； 目前世界有300余条激光拼焊线。