汽车智能制造升级的背景之下，激光焊接工艺正扮演着一大关键角色，满足汽车制造在轻质化、安全性、智能化和环保等各个方面的性能。

当下，高强度铝和铸造铝材料都为汽车结构带来了一系列优势，但也对激光焊接提出了更高的要求。在激光焊接过程中，这些材料部件很容易出现热裂和飞溅等现象。

不久前，德国钢铁与重工业巨头——蒂森克虏伯（ThyssenKrupp）宣布推出新型焊接系统，能够有效突破上述激光焊接中的常遇瓶颈。

图片来源：ThyssenKrupp

Coherent ARM激光器＋蒂森克虏伯精密夹头

据介绍，该机械臂激光焊接系统由蒂森克虏伯汽车车身解决方案公司（Thyssenkrupp Automotive Body Solutions）的新型LSK06激光夹头和相干（Coherent）ARM激光器组成，可以焊接铝、镀锌和超高强度的车身钣金，从而扩大了工艺应用范围。

基于LSK06激光夹头采用了全新的气体流动方式，清洁加工工具和ARM激光器的环形几何结构为这一系统带来了优化的工艺稳定性。此外，该系统具有集成的夹紧装置，并获得了激光产品一级（CLASS 1）认证。无需投资激光防护房，从而带来了巨大的成本优势和相当简化的实施。LSK06激光夹头实现了模块化的设计（可调夹持力度）和激光束的特殊导向，使可以同时对焊接零件进行夹紧和焊接操作，还能适应各种各样的接头几何形状、接缝形状和特殊功能组合。集成的气体通风解决方案保证了镀锌钣金的高质量焊接接头。焊接速度可达12米／分钟，取决于光束源和材料。

图片来源：ThyssenKrupp

使用传统光纤激光器焊接高强度钢等材料容易出现一些问题，包括飞溅、材料开裂等。而Coherent相干公司研发出的新型光纤激光器——HighLight FL－ARM，则实现了可调节环形光斑模式激光器凭借灵活配置，不仅能够解决传统激光焊接存在的焊接气孔、飞溅、铝焊缝裂纹等难题，同时大大提高了焊接工艺质量和效率，实现了高效、高质量、大批量生产。

ARM激光器采用双光束输出：一个中心光斑，周围环绕着第二个同心圆激光环。每个光束中的功率都可以独立设置甚至调制，从而实现所需的控制。HighLightFL－ARM激光器凭借这种光束动态调整，使用环形光斑融化焊丝，中心光束焊接匙孔，最终可做到几乎无焊接气孔、飞溅等情况。

该系统外观为臂式光纤激光器，在焊接高强度钢的压力下也不会出现材料开裂等问题，其中的关键就是将激光能量分散到更大的区域，并对该区域内的激光能量分布进行更精确的控制。这使得材料中的温度梯度和冷却速率都能得到更仔细的管理，处理得当的情况下，就可以避免飞溅、开裂和马氏体等现象的形成。

蒂森克虏伯数十年的激光焊接实力

德国蒂森克虏伯激光拼焊板有限公司从1985年开始生产拼焊板，激光拼焊技术的出现使得汽车生产制造从整车制造商向材料供应商转移。近年来，蒂森克虏伯为德国大众、德国奥迪等知名车企研发设计了紧凑和灵活的车身激光焊接系统。

蒂森克虏伯车身解决方案的产品范围涵盖各种形式的项目，从工艺开发到原型生产和模拟，再到在客户方场地实施联合任务的量产。

侧框架、车门、车顶和车身下部组件是激光焊接的典型应用。在外观如后挡板或车顶部分，蒂森克虏伯实现了激光钎焊钢和激光焊接铝。自1998年以来，蒂森克虏伯已经实施了一系列针对钢、铝等材料部件的激光焊接项目。

蒂森克虏伯汽车车身解决方案能够应用于大批量生产设备。其方案结合了一系列专业厂商的优势技能，例如德国通快（Trumpf）的智能飞行焊接系统“3D iPFO”、Scanlab的焊接激光扫描头“IntelliWeld”、普雷茨特Precitec的自动激光焊接解决方案“WeldMaster”和Scansonic的无接触式激光焊接系统“RLW－A”。

激光技术的进步使激光焊接得到了广泛的应用，目前激光焊接工艺可用于焊接各种材料，特别是高导热、高熔点材料的焊接。目前，国外大型钢铁公司都在大力发展激光拼焊生产线，部分国外钢铁公司也与国内大型钢企合资建设激光拼焊板生产线。据悉，蒂森克虏伯已在印度尼西亚和美国（底特律）建立了激光拼焊合资公司。2013年7月31日，武汉钢铁（集团）公司全面完成对德国蒂森克虏伯激光拼焊接技术的收购工作。