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激光焊接分為脈沖激光焊接和連續(xù)激光焊接，在連續(xù)焊接中又可分為熱傳導(dǎo)焊接和深穿透焊接。隨著激光輸出功率的提高，特別是高功率CO2激光器的出現(xiàn)，激光深熔透技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都得到了迅速發(fā)展，最大的焊接深寬比已經(jīng)達(dá)到了12∶1，激光焊接材料也由一般低碳鋼發(fā)展到了今天的焊接鍍鋅板、鋁板、鈦板、銅板和陶瓷材料，激光焊接速度也達(dá)到了每分鐘幾十米，激光焊接技術(shù)日益成熟，并大量應(yīng)用到生產(chǎn)線上，在汽車生產(chǎn)線上如齒輪焊接，汽車底板及結(jié)構(gòu)件(包括車門車身)的高速拼焊已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在歐美發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家中，有50%-70% 的汽車零部件是用激光加工來(lái)完成的。其中主要以激光焊接和切割為主，激光焊接在汽車工業(yè)中已成為標(biāo)準(zhǔn)工藝，給汽車制造業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
激光技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用，主要可歸納為以下幾大方面：
連接
熱傳導(dǎo)焊接
深熔透焊接
縫焊
點(diǎn)焊
釬焊
激光微加工和在發(fā)動(dòng)機(jī)部件的應(yīng)用
激光微加工在汽車制造中有著廣泛的應(yīng)用，噴油嘴鉆孔，汽缸內(nèi)壁表面處理是其中兩種比較典型和常見的應(yīng)用。
在對(duì)噴油嘴的鉆孔加工中，許多知名品牌如Bosch噴油嘴的生產(chǎn)使用了激光鉆孔技術(shù)，其幾何參數(shù)如下：
-直徑： 約100微米
-鉆孔深度: 1000微米
-精度：優(yōu)于5微米
-熔融層厚度：<5微米
博世噴油嘴利用激光鉆孔實(shí)現(xiàn)了高精密性能，保證了它使用壽命長(zhǎng)霧化效果優(yōu)等，大大節(jié)省油耗。據(jù)科學(xué)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品比一般油嘴每百公里省10%。
另一項(xiàng)應(yīng)用是對(duì)柴油機(jī)汽缸內(nèi)壁表面進(jìn)行處理。這項(xiàng)應(yīng)用的意義在于：通過(guò)在汽缸壁內(nèi)表面加工出儲(chǔ)油槽，增加潤(rùn)滑以降低摩擦，增加汽缸的效率。生成的儲(chǔ)油槽幾何參數(shù)為：深度小于20微米，寬度小于70微米。采用的激光器脈沖能量大于1mJ，其具有的高重復(fù)頻率使得生產(chǎn)率得到大大增加。
傳統(tǒng)的方式是采取機(jī)械珩磨的方式，能產(chǎn)生隨機(jī)、交錯(cuò)、互連的表面溝槽，由于它們相互連通，仍然會(huì)因擠出油料導(dǎo)致金屬之間的碰撞，而激光表面處理的區(qū)別在于其產(chǎn)生的是相互獨(dú)立的凹槽，油料不會(huì)發(fā)生流動(dòng)，能夠起到有效的潤(rùn)滑作用，其基本特點(diǎn)如下：
1） 優(yōu)化摩擦
－生成了儲(chǔ)存潤(rùn)滑液的凹槽
－封閉的幾何形狀使容量可測(cè)
2） 典型的幾何尺寸
－碟形：直徑<100微米；深度<10微米
－袋形：寬度<100微米；長(zhǎng)度100微米；深度<30微米
3） 加工時(shí)間
數(shù)平方厘米區(qū)域只需數(shù)秒完成
4） 激光參數(shù)
－高重復(fù)頻率
－高光束質(zhì)量，在x,y,z軸向擁有較大加工區(qū)域
－脈沖到脈沖的穩(wěn)定光束質(zhì)量
－無(wú)首脈沖故障
注：關(guān)于噴油嘴鉆孔和汽缸內(nèi)壁表面處理，有興趣的讀者請(qǐng)參閱本刊2005年2月號(hào)《以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)效率為目標(biāo)》一文
修復(fù)連桿軸瓦及對(duì)其進(jìn)行劃線和鉆孔也是一項(xiàng)重要的應(yīng)用，在該應(yīng)用當(dāng)中增加了連桿瓦的摩擦鎖緊力，防止在高扭矩狀態(tài)下產(chǎn)生滑動(dòng)。
激光打標(biāo)在汽車零部件的生產(chǎn)中也是非常重要的一項(xiàng)應(yīng)用。它使得零件易于跟蹤，過(guò)程主要包括以下幾個(gè)步驟：
◆創(chuàng)造數(shù)據(jù)
◆數(shù)據(jù)編碼
◆數(shù)據(jù)打標(biāo)
◆讀取數(shù)據(jù)
◆管理數(shù)據(jù)
◆數(shù)據(jù)分析并存檔
激光在傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用
典型的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用包括發(fā)動(dòng)機(jī)部件，剎車部件，扭矩傳遞，齒輪箱，驅(qū)動(dòng)軸，差動(dòng)齒輪，輪轂等。以下是激光焊接汽車差動(dòng)齒輪的應(yīng)用。
從下圖中可以看到寶馬公司采用激光焊接的差動(dòng)齒輪替代傳統(tǒng)的螺栓連接，新設(shè)計(jì)的齒輪主要用于前后軸向齒輪嚙合應(yīng)用中。該設(shè)計(jì)帶來(lái)的主要優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：降低了成本、減輕重量、更小的零件尺寸、降低噪音。
寶馬公司最初在2003年11月和Trumpf公司就該項(xiàng)目進(jìn)行接觸，并由這兩家公司進(jìn)行聯(lián)合工藝開發(fā)，在2006年2月正式投入生產(chǎn)。該差動(dòng)齒輪使用TLC1000激光加工站以GGG60球墨鑄鐵和表面硬化鋼為材料進(jìn)行填料焊接。
汽車車身車間：
激光在白車身焊接的應(yīng)用
白車身是由所有結(jié)構(gòu)件和大部分覆蓋件焊接在一起形成的一個(gè)焊接總成，是汽車的主要部分，其質(zhì)量對(duì)汽車整體功能有很大的影響，一般可將其分為20個(gè)大總成。圖示為白車身各大總成激光焊接的應(yīng)用分布情況。
舉例來(lái)說(shuō)，在德國(guó)大眾，激光在白車身的應(yīng)用從1993年開始，經(jīng)過(guò)了10余年的發(fā)展，從最開始僅用于車頂連接，到現(xiàn)在已經(jīng)遍布白車身的各個(gè)部分。從車頂焊接的應(yīng)用來(lái)看，大眾的帕薩特車型經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，第一階段是電阻點(diǎn)焊，在車頂產(chǎn)生了15mm寬的焊接帶，第二階段是采用角焊以及激光焊接的方式，產(chǎn)生8mm寬的的焊接帶，第三階段采用激光硬釬焊進(jìn)行角焊，帶來(lái)無(wú)縫的焊接效果。
研究報(bào)告：
未來(lái)的白車身生產(chǎn)
來(lái)自麥肯錫公司的研究指出，未來(lái)的白車身生產(chǎn)將呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：
遠(yuǎn)程激光焊接對(duì)于特定的部件（如車門）的大批量生產(chǎn)將起到縮減投資的作用。
報(bào)告中對(duì)點(diǎn)焊和遠(yuǎn)程激光焊的特點(diǎn)進(jìn)行比較：
傳統(tǒng)點(diǎn)焊（CSW） *
焊矩隨機(jī)器人移動(dòng)；點(diǎn)之間緩慢的移動(dòng)速度（約1.5s）；相似的焊點(diǎn)。
遠(yuǎn)程焊接（RL）**
激光束隨機(jī)器人移動(dòng)；焊縫到焊縫的超快移動(dòng)速度（100ms）；焊縫的拼接；小批量生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型較差。
*假設(shè)的加工案例
**模型計(jì)算基于在2015年的預(yù)期技術(shù)成本
來(lái)源：McKinsey & Co Tomorrow‘s automotive production
遠(yuǎn)程激光焊接為何具有生產(chǎn)力？
傳統(tǒng)的激光焊接會(huì)消耗大量時(shí)間在系統(tǒng)或部件的行程及定位上，缺乏生產(chǎn)效率。而使用掃描頭的激光遠(yuǎn)程焊接不僅顯著降低循環(huán)時(shí)間，而且?guī)缀跬耆硕渭庸r(shí)間。在后蓋板的加工當(dāng)中，激光焊接大大提升了生產(chǎn)率，以德國(guó)大眾為例，從前采用電阻點(diǎn)焊，完成34個(gè)焊點(diǎn)，需要使用4臺(tái)機(jī)器人，5個(gè)焊矩，焊接時(shí)間需要34.7秒。而采用了激光掃描頭進(jìn)行遠(yuǎn)程焊接后，完成34條焊縫只需1臺(tái)機(jī)器人，一個(gè)振鏡掃描頭，焊接時(shí)間縮短為13秒。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
下面進(jìn)一步比較了遠(yuǎn)程焊接二級(jí)總成時(shí)不同焊接方式的效率差別(來(lái)源:BMW)
不同技術(shù)的效率比較：
電阻點(diǎn)焊：30s
傳統(tǒng)激光焊：23s
遠(yuǎn)程激光焊：5s
白車身的另一大趨勢(shì)：材料混合
拼焊板是將幾塊不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材焊接成一塊整體板，以滿足零部件不同部位對(duì)材料不同性能的要求。這樣制成的面板結(jié)構(gòu)能達(dá)到最合理的金屬組合。
以車門內(nèi)板為例：為了保證功能的需要，車門內(nèi)板的主體必須有一定的柔性，而門板的前、后部需要有一定的強(qiáng)度。如果采用傳統(tǒng)的沖壓成形方法就需要另外設(shè)計(jì)加強(qiáng)板，而采用拼焊技術(shù)，可先將三塊不同厚度的鋼板拼焊成一塊整板，即可沖壓成形。
大眾汽車在GOLF5和PASSAT B6兩款車型上將不同拉伸強(qiáng)度的材料在進(jìn)行拼焊后整體沖壓，一方面降低了車身的重量，另一方面也降低了材料成本，使其產(chǎn)品在市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力。
高強(qiáng)度鋼板的新切割方法
將高強(qiáng)度鋼用于車身骨架，在保證車身強(qiáng)度和剛度的同時(shí)減輕重量，并帶來(lái)汽車車身的抗撞性能和抗凹性能的提高，由此顯著提高汽車的安全性。大眾汽車使用這種材料生產(chǎn)新PASSAT白車身的多個(gè)部件。對(duì)于一些具有復(fù)雜輪廓的高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)部件來(lái)說(shuō)，無(wú)論從技術(shù)角度還是經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，機(jī)械沖壓手段已經(jīng)達(dá)到極限，而激光切割能帶來(lái)非常有效的加工。圖示是新PASSAT車型的隔板部分（位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙和駕駛室之間，又稱防火墻），材料為22MnB5, 彈性極限約1700N/mm2。通過(guò)采用CO2激光器和5軸加工方式的TRUMPF TLC1005激光系統(tǒng)可高效完成該部件上11處的加工。
汽車內(nèi)飾件的應(yīng)用
激光遠(yuǎn)程焊接汽車座椅也是一項(xiàng)重要的應(yīng)用，另外這種方式也改變了傳統(tǒng)的鈑金件設(shè)計(jì)，有效減輕了汽車內(nèi)部鈑金的重量。圖示中采取T形焊的鈑金件重量比采用傳統(tǒng)電阻焊的部件減少了1/3。此外，其他方面的激光應(yīng)用還包括對(duì)汽車內(nèi)飾件打標(biāo)等等。
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