通常來說，所有類型的激光器都適合于拼焊板焊接。然而，這些激光器在焊接性能和能效等方面存在相當(dāng)大的差異。全球最大的鋼鐵生產(chǎn)商安賽樂米塔(ArcelorMittal)的子公司ArcelorMittal Tailored Blanks已使用了德國Laserline（利澤萊恩）公司的二極管激光器來替代之前的CO2激光器。這類二極管激光器以其得到驗證的可靠性和優(yōu)異的焊接質(zhì)量著稱。此外，二極管激光器的經(jīng)濟(jì)效益也尤為突出。
只有為數(shù)不多的進(jìn)入一輛成品車的人會了解到完成車身結(jié)構(gòu)所需投入的巨大的技術(shù)努力。看到那些外形精美、極具吸引力的漆門和側(cè)板，你可能不會猜到從原材料到半成品，再到最后的成品部件事實上是花費(fèi)了相當(dāng)大的心血。這或許就是它們原本應(yīng)該呈現(xiàn)的樣子，因為當(dāng)背后潛藏的努力被隱匿起來時，便可能滋生出美學(xué)情趣。同時，客戶期望汽車的車身部件能夠提供最佳的保護(hù)性能，并且車子本身具有合理的價格。因此，汽車車身工程的目標(biāo)便是以一種最理想的方式將迷人的外形、最大的穩(wěn)定性和最高的效率等要素有機(jī)結(jié)合起來。
拼焊板：完整車身的前期工序
拼焊板是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵 ——鋼坯在單個加工步驟中被轉(zhuǎn)化為實際的車身鋼板。這些半成品由具有不同材料厚度和質(zhì)量的金屬板材焊接構(gòu)成。當(dāng)設(shè)計它們時，之后的部件特定的材料厚度和強(qiáng)度已得到了精確的界定。這提高了部件的剛度，并且允許在某些部件處精確地定位和轉(zhuǎn)換吸收碰撞能量。同時，其他區(qū)域經(jīng)過特別的加固處理以保護(hù)乘客，從而顯著提高事故情況安全性。
沖壓前后的激光拼焊板
同時，通過預(yù)切割坯料來優(yōu)化鋼材和鋁材的消耗，從而降低了成本。然而，拼焊板最重要的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)部件的局部要求選用具有不同厚度的特定的高強(qiáng)度鋼或金屬板件，從而實現(xiàn)減重目的。由于減重和降低材料消耗相輔相成，車輛的安全性和效能也一并獲得改善。
當(dāng)生產(chǎn)拼焊板時，不同金屬板料的焊接主要使用激光對接焊縫，這能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的功率傳輸和最理想的成形特性。為此，在這種工藝中需要使用二極管激光器、固態(tài)激光器或CO2激光器。然而，CO2激光器越來越被認(rèn)為是不經(jīng)濟(jì)的方案，因為它們的效率很低，通常為百分之十。AMTB 也持同樣的觀點(diǎn)。該公司是為不斷增長的熱成型車身部件市場提供定制解決方案的領(lǐng)先制造商。因此， 這家全球最大的鋼鐵制造商ArcelorMittal的國際運(yùn)營子公司決定使用新的激光光源來替代過去傳統(tǒng)的CO2激光器。
二極管激光器：拼焊板焊接的理想選擇
選取一款新的激光器類型則是更新發(fā)展的第一步。在固態(tài)激光器中，二極管泵浦碟片激光器和光纖激光器也得到了考慮：這兩種激光器在焊接應(yīng)用領(lǐng)域均已被認(rèn)可，并且具有30%的效率。首先，光纖激光器是AMTB公司最鐘意的選擇，主要是基于他們初期的使用經(jīng)驗。但是，AMTB公司隨后決定不采用已得到測試的光纖激光器，而是青睞于選用Laserline的光纖耦合二極管激光器。成立于1997年的Laserline總部位于德國Mülheim-K?rlich（靠近科布倫茨）市，該公司是全球工業(yè)二極管激光器的市場先驅(qū)，并且對這種技術(shù)的發(fā)展起到了決定性的影響。
與最初選擇的光纖激光器相比，Laserline首先在他們內(nèi)部的應(yīng)用實驗室開展了成功的試運(yùn)行：攜手AMTB公司針對不同原材料的焊接點(diǎn)進(jìn)行測試并且得到了相應(yīng)的工藝參數(shù)。在所有測試中均證明了二極管激光器的光束質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性，因此在2011年12月，AMTB將其第一臺CO2激光器替換為Laserline的LDF 5000-40光纖耦合二級管激光器（400μm光纖以及5kW激光功率）。當(dāng)測試結(jié)果在生產(chǎn)過程中得到確認(rèn)后，后續(xù)的設(shè)備安裝也源源不斷。同時，在AMTB公司位于歐洲、印度和澳大利亞的幾個生產(chǎn)工廠內(nèi)，Laserline的二極管激光器都得到了使用。
穩(wěn)定的熔池 優(yōu)良的可靠性
就焊接工藝而言，與其它類型的激光器相比，二極管激光器在許多方面都展現(xiàn)出優(yōu)越性。比如，其中一個工藝優(yōu)點(diǎn)是其熔池特別穩(wěn)定：“盡管它們的工作距離適中，二極管激光器在金屬板件或激光光學(xué)元件上產(chǎn)生的熔融金屬飛濺物少很多，并且形成的焊縫更清潔、更平滑。此外，與聚焦到一個較小的點(diǎn)的激光器相比，二極管激光器可以跨越更大的間隙。”Laserline 公司的歐洲銷售經(jīng)理Dr. Andre Eltze 解釋道。
二極管激光器所發(fā)出的激光特征明顯，其中激光為平頂光束的分布、波長在930到1060nm之間，最多有四個波長耦合而形成。這些因素是二極管激光器在工藝優(yōu)勢以及焊接過程中穩(wěn)定性的原因所在。此外，二極管激光光束能更容易被高效地吸收，因為其波長相較于光纖激光器或碟片激光器（典型波長在1030和1070nm之間）的波長來說更短。“然而，為了符合汽車車身領(lǐng)域的應(yīng)用，激光器需要提供的不只是良好的焊接結(jié)果”，Laserline應(yīng)用實驗室的工程師Anne Kathrin Krause說道。“在惡劣的外部環(huán)境中穩(wěn)定工作也是很重要的。”
使用二級管激光器焊接待使用的光學(xué)元件
在這種情況下，二極管激光器因其所具備的這種穩(wěn)定性就備受青睞。通過將壓縮空氣導(dǎo)入激光器關(guān)鍵部件（防護(hù)等級IP 54），灰塵和飛濺的水因此無法侵入；而二極管激光器的功能即使在不利的環(huán)境條件下仍然可以保證。因此，不同于其它激光器需要被放置在一個密封的可調(diào)溫度濕度的容器之中，此種方案會增加維護(hù)成本并增加維修難度，二極管激光器則完全不存在此類問題。
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