激光在汽车行业的应用滤篮
时间：2022/10/26 13:29:49 编辑：
激光在汽车行业的应用
激光在汽车行业的应用 2011： 工欲善其事，必先利其器－海容激光打标机
一、行业分析
汽车行业是中国近年来快速发展的一个行业。从世界激光产业发展的历程来看，汽车行业的发展极大地带动了激光产业的发展。早在1969年，激光就被用于汽车电子零件电阻的修整和陶瓷基板的划线。20世纪70年代，福特汽车公司开始使用激光进行车体钢板的焊接，通用汽车公司开始使用动力转向装置齿轮罩的激光淬火技术。80年代，激光在汽车工业中的应用逐渐增多，增长最快的是激光切割和激光焊接。激光切割主要用于产品试制阶段和少量生产时面板的切割和打孔。激光焊接则用于传动齿轮的焊接。现在，激光切割的应用范围更加广泛，已发展到组装生产线内使用。传动齿轮等机械加工部件的激光焊接，已是一项与电子束焊接竞争的技术。二、具体应用**定制板材的激光焊接： 定制板材是指，把板厚、强度或表面处理不同的多块钢板合在一起，为使之符合部件特性要求而配制钢板的压制坯料。首次将激光焊接用于钢板与钢板的对接，是由泰森钢厂进行的奥迪汽车底部面板用板材。现在，定制板材已被许多国家用于车体的各种面板部件。**车体的激光焊接： 激光焊接技术在汽车工业中的应用是激光技术的最典型应用。激光束可通过光纤远距离传输并和机器人相连，大大提高了激光焊接技术在汽车制造过程中的地位，小到一个活塞顶杆、大到车门车身，激光焊接技术的优势越来越体现出其它传统焊接方法（如电阻焊）不可替代的优势。 20世纪90年代，沃尔沃公司把CO2激光器装在加工头上备有伸缩结构的超重架加工机上，开始对主力车种的车顶侧面进行激光焊接。这种加工方法是采用Nd:YAG激光器，迄今其生产还在扩大。德国奥迪和大众相继采用了这种方法。 奔驰公司一直采用激光焊接车顶和后部支架的结合。为了提高工件端面的接合精度，先用夹具紧固接合部件，再进行激光切割。 汽车车身都采用金属构件和复盖件的分块组合。将各种预先制好的结构件，例如风窗立柱、门立柱、门上横、前后冀子板、前后围板、顶盖等零部件，通过焊接和铆接的方式进行组合装配。 汽车车身焊接主要有电阻电焊、缝焊、二氧化碳焊、闪光焊、电子束焊、电栓焊、脉冲焊、摩擦焊等方式。近年，还出现了激光焊，并且发展得很快。激光焊接在汽车工业中已成为标准工艺，甚至业界将激光焊缝的长度作为衡量汽车高科技含量的一个重要指标。 激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧面车身的焊接，传统焊接方法的电阻点焊已经逐渐被激光焊接所代替。用激光焊接技术，工件连接之间的接合面宽度可以减少，既降低了板材使用量，也提高了车体的刚度。 激光焊接设备的关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd:YAG激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝柘榴石，晶体结构与红宝石相似。Nd:YAG激光器波长为1.06μm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车工业常用输出功率为3-4千瓦的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生平均为10.6μm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在2-5千瓦之间。 非线性激光焊接是使用光纤将4千瓦的激光束传输到焊接点，激光束范围宽，能量分配均匀，即使焊接位置不在激光束的中心位置也能获得足够的能量，保证了焊接质量。美洲豹公司率先采用了这一新技术并用来加工最新式X型轿车的后门。 采用激光焊接可以给汽车制造业带来巨大的经济效益。激光用于车身面板的焊接可将不同厚度和具有不同表面涂镀层的金属板焊在一起，然后再进行冲压，这样制成的面板结构能达到最合理的金属组合。激光焊接的速度约为4.5 m/min，而且很少变形，省去了二次加工。 车身装配中有大量点焊，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，把点焊改为激光焊，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。激光焊接还可用于车顶外壳与框架焊接，传动转换器盖板的焊接，由CNC控制，其循环时间约为16 s，实际焊接时间仅为3 s，一天可连续运行24小时。**激光雷达： 激光雷达测距以往一直采用脉冲方式，使激光器呈短脉冲状发射，测定发射到前方车辆来复式反射镜上再返回的时间，然后换算成车间距离。目前所开发的这种激光雷达具有小型、价低、灵敏度高等优点。**通过解析发动机的燃烧提高性能： 不管是柴油发动机还是汽油发动机，解析其燃烧和围绕燃烧所产生的各种现象，适合于时刻变化的燃烧室的解析方法必须具有高的时间、空间分辨率，而且还必须是不影响场地的非接触测定法。按照这些要求，激光测定法对解析燃烧起到了很大作用。**车身的激光标签标记： 激光标签标记技术是在20世纪90年代后期，根据汽车工业发展的需要兴起的一项新标记技术。它采用先进的激光技术，以特种标签作为信息记录载体，在完成标记后将标签粘贴到目标工件上，完成对工件的分类、注释和定义。激光标签标记技术的优点在于：A、方便灵活、随心所欲定义所要标注的信息和格式。B、无需囤积各种规格和形式的铝质铭牌，节约采购成本。C、采用激光标签可以在标签上实现条形码、二维码(Data Matrix)等机读码的标记，提高产品在流通领域的识别准确率和识别效率。D、可和产品生产同步，无需提前制作，节约工时和工位，提高生产效率。E、为世界各大汽车生产厂商所认同，在汽车行业拥有较高的认知度。 基于与德国ACI公司和Schreiner公司的合作，楚天激光集团是能提供激光标签标记系统和激光标签纸的专业厂家，现已和国内汽车零部件和整车厂商建立合作关系。Schreiner激光标签纸的构成：A、透明压层：提供最佳保护。B、激光作用层：在激光束的作用下发生改变。C、颜色对比层：在激光束作用后形成白色。D、粘连层：提供强大的粘贴强度。Schreiner激光标签纸产品特征：A、在 Nd:YAG激光束作用下，无废气、烟尘等散发物。B、可选颜色范围宽广。C、自毁灭性设计，不可移植。D、适合在各种气候环境下使用。E、耐高温。F、耐有机溶液、油、水、清洁剂等化学溶液的侵蚀。G、耐物理刮擦与冲击。H、独特的产品、商标安全保护特征。I、可以和Schreiner公司生产的其它特种标签综合使用。J、通过多项国际官方认证 (如 TüV, KBA, UL, CSA)。K、应用范围:室内/室外/发动机/车厢体等等。L、可以实现每秒钟1500mm的处理速度。『作者：童吉山 』