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由华工中标通用汽车看激光应用新发展

  ——美国是最早将高功率激光器引入汽车工业的,在美国汽车工业中心底特律地区有40 余家激光加工站,用于汽车金属件的切割和齿轮的焊接,使汽车的改型从5 年缩短到2 年。美国通用汽车公司已经采用22 条激光加工生产线,美国福特汽车公司采用Nd:YAG 激光器结合工业机器人焊接轿车车体,极大地降低了制造成本,2000 年美国三大汽车公司已经有50%的电阻点焊生产线被激光焊生产线所取代。在日本,激光焊接在生产线上成功的应用为世界所瞩目,如在汽车车体制造中采用将薄钢板实施激光焊接后冲压成型的新方法,现在已为世界上大多数汽车厂家所仿效。世界上很多著名汽车公司都建有专门的激光焊接专用生产线:Thyssen 钢铁公司的轿车底板拼焊生产线,大众汽车厂的齿轮激光加工生产线,奔驰汽车厂的18 个厂房里有8 个厂房安装了激光加工设备。

  采用激光焊接可以给汽车制造业带来巨大的经济效益,如车身装配中的大量点焊,把两个焊头夹在工件边缘上进行焊接,凸缘宽度需要16mm,而激光焊接是单边焊接,只需要5mm,把点焊该为激光焊,每辆车就可以节省钢材40kg。用传统点焊焊接两片0.8mm 的钢板冲压件,平均是20 点/min,焊距是25mm,即速度为0.5m/min,用激光焊速度可以达到5m/min 以上。采用激光焊接技术,不仅降低成本,还大大提高了生产效率。目前,一套千瓦级的激光加工机器人系统只要几十万美元,新型激光器的安全性和可靠性也得到了保证,其故障停机率仅2%,防护措施也极为可靠。激光焊接时需要工件接触面紧密吻合,这在工艺上是不容易实现的,但目前先进的夹持方法和适合激光焊接的凸缘设计使这一问题得到了解决,激光焊接技术的逐渐成熟使得各大汽车厂商无一例外的将激光焊接应用到了汽车生产线上。

  一、激光加工技术在汽车工业中的应用

  1969年,在美国通用汽车公司位于印第安那州科科莫市的Delco电子技术部,安装了三台激光器用于电子元件的电阻调整,从而开启了激光技术应用于汽车工业的序幕。如今,汽车制造中使用的激光加工技术多种多样。

  1、国外汽车工业应用

  至今,国外各大汽车公司,如:通用、福特、克莱斯勒-奔驰、丰田、大众、宝马、菲亚特等,已全部拥有自己的激光加工生产线,且激光器数量以每年20%的速度增长。

  应用于汽车工业的激光加工技术主要有:激光切割和激光焊接(约占60%),激光打孔和打标(约占19%),激光表面处理和研发(约占15%)。激光加工技术既是新产品开发的技术保证,又是生产高质量、低成本汽车的有效和不可缺少的技术手段。在国外,主要应用有:

  车身钢板焊接

  (1)车顶焊:减噪和适应新的车身结构设计。

  Volvo是最早开发的厂家。如今,德国大众公司也已在Audi A6、Audi A4、Golf、Passat等车顶采用了此技术。早期,欧洲各大汽车厂的激光器绝大多数用于车顶焊接。

  (2)车身(架)焊:提高车身强度。

  奔驰公司首先在C级车后立柱上采用了激光填丝焊接;BMW和GM在车架顶部采用了搭接焊;Fiat公司在著名的Ferrari车上完成120米长的激光焊接。

  (3)激光拼焊板:降低车身重量和成本,减少零件数量,提高安全可靠性。

  丰田公司Tahara工厂生产的凌志(Lexus)门板原来是用两种不同厚度、五种不同表面处理的多块钢板组成,现在只用一块激光拼焊板代替,大大提高了生产率;BMW公司三分之一的汽车已采用激光拼焊板。

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