激光焊接技术在一汽-大众白车身焊接中的应用

激光束改进了产品设计投产周期，减少搭接宽 度和加强部件的数量，并简化车身结构件，减轻了 车身质量。 １．１．３ 提高汽车品质
采用激光焊接工艺可以显著改善车身的抗冲 击性、抗疲劳性、防腐性能、白车身强度以及安全性 能。 １．１．４提高汽车生产商的效益
采用激光拼焊板可以大大提高汽车设计的灵 活性，且大大降低了模具数量，增加了材料利用率， 并一次冲压成型。 １．２激光在汽车生产中的主要应用形式 １．２．１ 飞行焊接
包括叠板焊接、梯角焊接、双焦点焊接。激光束 照射在材料上，将其加热至融熔，使对接在一起的 组件接合在一起。激光焊接，使用比切割金属时功率 小的激光束，使材料熔化而有少量汽化，在冷却后 成为一块连续的固体结构。飞行焊接适用范围如图 ｌ所示。
接、冷丝焊接、热丝焊接。单独使用激光或联合其他 热源，用于熔化填充物，使填充物滴落在母材表面， 将母材紧密连接在一起。激光钎焊适用范围如图２ 所示。
２．３激光焊系统基本结构 以３ ０００ Ｗ激光焊为例介绍其基本结构。激光
设备组成如图６所示。 （１）激光控制器：由３个共振器和３个放大器组
成组成，主要产生激光。 （２）控制装置：控制和监视整个激光器。包括内部
·２乏－～。脚脚么锄锄 功能、操作单元控制、接口根据外部设备（如ＳＰＳ）控
万方数据
图６激光设备组成
（Ｐｌａｎｎｉｎｇ，ＦＡＷ－Ｖｏｌｋｓｗａｇｅｎ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ ａ ｖ赫ｅｔｙ ｏｆ ＢＩＷ ｉｎ ＦＡＷ－Ｖｏｌｋｓｗａｇｅｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅｓｅ
１．３一汽一大众激光设备在焊装生产中应用 概况
一汽一大众激光设备在焊装生产中应用概况如 图４所示。焊装车间共采用了德国ＴＲＵＭＰＦ公司生 产的激光焊机６０台，这些设备维修技术复杂且备件 价格昂贵，同时作为一项全新的技术，激光焊白车 身焊接技术的应用也给一汽一大众汽车有限公司的 员工队伍提供了前所未有的机遇和挑战。其中开迪、
图４一汽一大众激光设备在焊装生产中应用概况
７＾
激光焊接技术的主要特点是：（１）工作效率高， 定位精度高、焊缝变形小；（２）外观美观，质量稳定； （３）利用光学原理能量集中的特性对零件进行焊接； （４）最大功率可达到４ ４００ Ｗ，保证了焊接强度远远 大于其他焊接方法；（５）Ｓａｇｉｔａｒ白车身采用２１台激
题讨论ｌ汽车 身及零部件焊接
ｏｆ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ａｒｅ ａｌｓｏ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ；ｌａｓｅｒ ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ；ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ；ＢＩＷ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ
Ｕ 刖吾 至从１９６０年美国人发明第一台红宝石激光器
Ｓａｇｉｔａｒ？Ｍａｏｇｔａｎ、Ｍａｇｏｔａｎ
ＣＣ、Ａｕｄｉ
Ａ６ ７
Ａｕｄｉ
Ａ６Ｌ、Ａｕｄｉ
Ａ４、Ａｕｄｉ Ｑ５等）中引进了这一激光焊接新技术，不 仅提高了车身防腐性能，而且使车身强度提高３０％，
极大提高了生产效率，确保车身制造高精度，又保
证了汽车车体的美观，同时减轻了车身质量，为汽
车行业生产轻量化汽车作出了突出贡献【”。
ｃｈｏｏｓｉｎｇ ｗｅｌｄｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｄｅｆｅｃｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｌａｓｅｒ
ｗｅｌｄｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ＦＡＷ－Ｖｏｌｋｓｗａｇｅｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｄｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｂｙ ３０％，ｇｒｅａｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｎｓｕｒｅ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｈｉｓｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｂｅａｕｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒ ｂｏｄｙ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｂｏｄｙ
万方数据
专磨讨论
孔淑华等：激光焊接技术在一汽一大众白车身焊接中的应用
第５期
速腾、迈腾车型共采用激光焊缝１ ６００余条，焊缝 累积长度近７０ ｎｌ，如此大规模、大批量采用激光焊技 术在整个一汽一大众汽车有限公司乃至在整个汽车
产业界都是少有的。预计未来５年内，将继续购买激 光焊机２７台。为一汽一大众汽车有限公司向广大顾 客交付品质卓越的轿车提供有力的保证。
万方数据
专囊讨论
奄晖梭
第４０卷
受么
薹萼干鎏耋警箨鐾
１ 激光焊接技术在一汽一大众焊装上的 应用 １．１ 激光焊接技术的经济效益
１．１．１ 激光焊接加速了采用冲压零件代替锻造零 件的进程
激光可以焊接不同厚度和不同表面涂镀层的 金属板，再经过冲压，能达到变形的最合理的金属 组合，省去了二次加工。 １．１．２降低了废品率
制等。 （３）配电装置：将电网电源分配到各个控制单
元，并控制激光设备的起动和安伞回路。 （４）灯供电：供给激光器的激发灯管的动力。 （５）内冷却装置来自百度文库将激光中相应的损失热排除到
一个外部冷却水循环中（环流）。 （６）激光光缆：传输激光。激光光束直径为０．６ ｍｍ
的光栅，核心为玻璃透明材料，芯旁有一个电缆，预 防光缆断裂．电缆有感应，外部网起保护作用。激光 光缆弯曲直径应大于２００ ｍｍ。
士。主要从事焊接工艺规划工作。
成熟。在汽车制造领域，激光加工技术得到了广泛的
应用和发展。其中激光熔焊、激光钎焊技术正是在车
身制造的推动下开发出来的一项新的连接技术。
德国大众汽车公司成功的将激光焊技术应用
到了汽车白车身焊接上。一汽一大众汽车有限公司在 新一代的产品（ＢＯＲＡ Ａ４、Ｇｏｌｆ Ａ４、Ｇｏｌｆ Ａ６、Ｃａｄｄｙ、
（７）ＪＪｌｌＩ镜组：通过快门、转向器等将光缆末端激 光经２个透镜组将平行光再次聚焦到工件表面上。
（８）ＰＬＣ控制机：外部控制装置，由ＰＬＣ操作可 以进行外部控制打开和关闭。
（９）机器人控制器：可编辑机器人程序，控制整 个系统处于正常状态，可以直接控制激光器的激光 打开一激光准备好一程序激活一程序完成一程序 中断。
ｗｅｉｇｈｔ，ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＦＡＷ－Ｖｏｌｋｓｗａｇｅｎ．Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ ａ
ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｊｏｉｎｔｓ，ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｒｕｌｅｓ ｏｎ
点是有焊缝腐蚀的危险；ｈ．激光焊接动作均由机器
人完成，实现了精确定位的同时，也使得生产时间
缩短３０％。
／呵、謦
（２）激光钎焊主要特点。 ａ．激光钎焊焊接速度快，噪声小；ｂ．可精确调
帅？、
ｋ《瓿
惩氛
讨 论
节和控制热输入，热影响区和变形小，可以焊接特 殊结构；ｃ．可钎焊几何形状复杂的工件；热输入更 低，镀锌层烧损更少；ｄ．焊缝成形美观、质量稳定， 焊后仅需简单处理甚至无需处理；ｅ．通过外光路系
明其特点：
２．１激光熔焊及激光钎焊的特点
（１）激光熔焊的特点。
ａ．功率密度高，加热集中，焊缝热影响区小；ｂ．
获得较小的焊缝宽度；Ｇ直线性好，可以焊接一般焊
接方法难以达到的部位，传播距离长；ｄ．可以焊接
难熔的材料；ｅ．一台激光焊机可以用于多个Ｔ位的
焊接；ｆ．激光对焊接接头具有“净化作用”，使焊缝
金属强度高、韧性好、机械性能好；ｇ．激光焊的缺
光焊机，焊缝长度为９ ｍ，使车身整体强度提高了
８
３０％。
１．４一汽一大众焊装车间激光焊接使用分布
状况
一汽一大众焊装车间激光焊使用统计如图５所示。
题讨论ｌ｛汽车身及零部体磐攘
图５ 一汽·大众焊装车间激光焊使用统计
２功能和特点
奥迪Ａ６Ｌ是国产技术领先、品质优良的高档豪 华轿车，是高科技的结晶。主焊线白车身的侧围与 顶盖的焊接采用激光焊，使白车身的焊接质量大幅 度提高，为一汽一大众汽车有限公司生产品质卓越
且使车身强度提高３０％，极大地提高了生产效率，确保车身制造精度高，又保证了汽车车体的美观，同
时减轻了车身质量。重点论述了激光焊接的基本原理和各种焊接方式的特点及焊接接头形式，激光熔焊
及激光钎焊特点，激光焊系统基本组成结构和焊接参数规范的选择。分析了激光焊缺陷的种类及影响
激光钎焊质量的因素，介绍一汽一大众激光焊质量检测的手段和方法及评价标准、激光焊的安全防护
措施及其发展趋势。
；
关键词：激光焊接；激光钎焊；质量检测；白车身激光焊接
ｊ
中图分类号：ＴＧ４５６．７
文献标识码：ｃ
文章编号：１００１—２３０３（２０１０）０５－００１９－０８
。名
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＢＩＷ ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ｉｎ ＦＡＷ—ＶＷ
ＫＯＮＧ Ｓｈｕ—ｈｕａ，ＪＩＡ Ｌｅｉ，ＹＵＡＮ Ｚｈｏｎｇ－ｊｉｅ，ＺＨＯＵ Ｘｕｅ—ｘｉｎ
第４０卷第５期 ２０１０年５月
重珲撤
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ
Ｖ０１．４０ Ｎｏ．５ Ｍａｙ ２０１０
激光焊接技术在一汽·大众白车身 ，焊接中的应用
孔淑华，贾 磊，袁宗杰，周学鑫
（二汽一大众汽车有限公司规划部，吉林长春１３００１１）
“
耀
摘要：介绍了激光焊接技术在一汽一大众各种车型白车身焊接上的应用，不仅提高了车身防腐性能，而
汽
统可以使光束改变方向和传播路径，因而可以方便
盔
的与机器人连接构成柔性加工系统；ｆ．由于在激光
垒
填丝钎焊时被连接件问的间隙被渗透．焊缝具有防
囊
腐性。当采用适当的工艺参数，焊缝可不经处理进
爱
霉
行油漆。
部
２．２激光焊与钎焊、Ｃ０２焊的比较
件
激光焊、钎焊、ＣＯ：焊特点比较如表ｌ所示。
煤
援
表ｌ激光焊与钎焊、ＣＯ：焊的特点比较
的奥迪Ａ６Ｌ高级轿车提供了保证。 激光就是通过激发激光发生体，使能量放大、
叠加，以放射的形式发射（光的放大就是处于高能 级的原子受光辐射，由高能级跃迁到低能级，同时 发光）。激光焊是利用激光的热量加热金属，使被焊
．号荔ｊ矗ｓｊ勿；么矽锍．。露和 ·２１·
万方数据
专廖讨论
雹珲棱
第４０卷
金属熔化并形成焊缝。以奥迪Ａ６Ｌ车型为例，具体说
（１０）激光控制器：可编辑激光焊参数，内部控制 激光的产生、故障诊断、信息的提示、记录等功能。
（１１）冷却机组：当外循环冷却系统冷却内循环 的温度超过３９℃时，冷却机组工作冷却外循环温度， 使激光共振器和放大器在３０℃正常工作。 ２．４激光焊作用原理
由机器人控制器发出信号给ＰＬＣ，ＰＬＣ获得程 序号发射给激光控制器，激光控制器得到程序号准 备开始工作，机器人开始移动，使挂在机器人头部滑 槽正好在一半的位置，此时放出保护气体氩气。当垂 直电压和水平电压分别为１ ５００ ｍＶ和３ ０００ ｍＶ 时，以４ ｍ／ｍｉｎ的速度焊接，同时给激光发出一个 指令，激光器程序运行，发出激光，并沿顶盖焊接， 焊缝长１．５ ｍ，焊后激光关闭，机器人停止运动，沿
以来，在近几十年的时间里，激光应用技术得到了 飞速的发展。德国大众汽车制造厂早在２０世纪８０年 代就率先采用激光焊接白车身顶盖与侧围、侧围、车 门等钣金焊接。激光作为一种优异的材料加工热源 得到了越来越广泛的应用，其范围也日益广泛。从电 子工业到机械制造领域，激光加工技术变得越来越
收稿日期：２０１０－０２—１９ 作者简介：孔淑华（１９１６５－－），女，河北献县人，高级工程师，学
图２激光钎焊适用范围
１．２．３混和焊接 激光＋ＭＩＧ；激光＋ＭＡＣ－，等。
１．２．４激光切割 用于板材切割等。
１．２．５激光打标 用于刻字、铭牌标记等。 ＰＱ３５平台不同形式的激光焊接工艺如图３所
示。
圈１飞行焊适用范围
１．２．２激光钎焊 包括卷边焊接、等高梯角焊接、不等高梯角焊
圈３ ＰＱ３５平台不同形式的激光焊接工艺