激光焊接具有熱影響區(qū)小、變形小、成形好及生產(chǎn)率高等諸多優(yōu)點。在汽車制造中激光技術已成為一項成熟的工藝廣泛地應用于白車身、車頂、車門等加工中。例如,在單一部件上實現(xiàn)板材厚度的優(yōu)化和板材性能的組合,不僅提高材料的利用率,減少模具數(shù)量,同時還能滿足車身的輕量化、設計的靈活性和安全性等多個方面的需求。
以激光為代表的高能束以綜合的技術優(yōu)勢對傳統(tǒng)的白車身電阻點焊提出了挑戰(zhàn)。移動式激光焊接工作站已能夠在一個相當大的空間進行焊接操作,聚焦距離可達lm以上,每秒可焊5個焊點,移動速度達2m/s。美國三大汽車公司已將50%的車身部件點焊生產(chǎn)用激光焊接代替,使制造成本與傳統(tǒng)的點焊工藝相比降低了約30%。
激光焊接的原理是通過采用偏光鏡反射激光產(chǎn)生的光束使其集中在聚焦裝置中,從而產(chǎn)生巨大的能量,如果焦點靠近工件,工件就會在幾毫秒內(nèi)熔化、蒸發(fā)。激光焊接設備的關鍵是大功率激光器,其主要有兩大類:一類是固體激光器,又稱Nd:YAG激光器。Nd(釹)是一種稀土族元素,YAG代表釔鋁柘榴石,晶體結構與紅寶石相似。Nd:YAG激光器產(chǎn)生的激光波長為1.06μm,主要優(yōu)點是產(chǎn)生的光束可以通過光纖傳送,因此可省去復雜的光束傳送系統(tǒng),適用于柔性制造系統(tǒng)或遠程加工,通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車工業(yè)常用輸出功率為3~4kW的Nd:YAG激光器。另一類是氣體激光器,又稱CO2激光器,分子氣體作為工作介質,產(chǎn)生平均波長為10.6μm的紅外激光,可以連續(xù)工作并輸出很高的功率,標準激光功率在2~5kW之間。
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