大众车身激光钎焊工艺介绍
一汽-大众生产的全系车型在顶盖与车身拼接时均采用了激光钎焊连接工艺，相比于普通点焊，激光钎焊后的车身不仅外表美观而且强度更高。激光钎焊到底是一种怎样的神奇连接工艺，本文带你一探究竟。
一、激光的特性
激光（LASER：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）在自然界中并不存在，由自然光通过诱导放出实现光能增幅而产生。与自然光相比，激光具有四项特性：单色性、相干性、平行性、能量高度集中。
1. 单色性
可见光的波长介于0.4-0.7um之间，光谱较宽，激光的波长为特定值。
2. 相干性
每个光子的运动状态(频率、相位、偏振态、传播方向)都相同.因而是最好的相干光源
3. 平行性
激光平行性好，发散小。自然光从地球发射到月球，会形成一个直径2000KM的光斑，而同样的激光形成的光斑直径仅有2KM。
4. 能量高度集中
普通光经过凸透镜聚焦后会形成多个焦点，而激光由于其单波长以及相干性，经过聚焦后形成单一焦点，所以激光聚焦后的能量更加集中，能量密度更高。日光能量密度大约1.4mW/mm2，激光能量密度大约100KW/mm2。
二、激光钎焊原理
以激光作热源，利用熔点比母材低的材料作填充金属（称为钎料），经加热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接。焊接过程中母材不发生熔化。
三、激光钎焊关键参数
功率密度：功率密度是激光焊接中最关键的参数之一，它表示光斑内单位面积内光能的分布。
离焦量：激光焦点处光斑中心与焊缝间的距离
光斑直径：与焊丝直径相匹配与工件表面的相对距离
送丝速度：根据板厚和焊接速度确定
钎焊速度：受激光功率的制约以及机器人及激光镜头性能的影响
四、激光钎焊优点
优点
1
热量集中，热影响区小，变形小，表面美观
2
焊接强度高，约为点焊的1.5倍
3
焊接速度快，约为电焊的1.5-2倍
4
非接触，可见即可焊
激光焊接、空腔注蜡…细数这些年大众被过度“神化”的汽车技术
要说营销，还得看大众，大众汽车自从进入中国以后，在国内心目中营造出了德系品质、安全结实的印象，还包装出了无数的专业名词，比如说激光焊接、空腔注蜡，虽然被中保研的碰撞测试扯下了遮羞布？但是至今还有很多大众粉丝深信不疑，津津乐道，常常挂在嘴边。今天我们就来说说说这些年被大众汽车神话了的汽车技术。
空腔注蜡空腔注蜡，最开始被国人所知晓的时候，恰好处在国产车经常出现腐蚀生锈的年代，很多国产车经常是3-4年就锈穿底盘，而门把手、车门等位置，也经常锈蚀，在这个时候，大众汽车的空腔注蜡概念横空出世，空腔注蜡当时的宣传话术是，12年不腐，提高隔音静谧性等等，被很多国人传的神乎其神，似乎只有用上空腔注蜡的才算是好车。加上那时候的大众汽车对比国产车，在防腐性上确实强了一大截，因此空腔注蜡概念就已经深入人心了。
但是很多人没有想过一个问题，汽车的防腐是有很多种手段组成的，空腔注蜡只是其中一种而已，镀锌钢板、电泳工艺、涂装工艺包括空腔注蜡，都是防腐手段之一，只要钢板材料本身的防锈等级合格，支撑12年不锈穿是很平常的事情，材料才是基础，而后期的防腐工艺都是辅助，有空腔注蜡当然更好，它对于防腐确实有作用，但是电泳和喷涂也是必不可少的啊，那么车企为什么不宣传电泳工艺呢？因为电泳哪有空腔注蜡这四个字听起来高大上啊，一听就是德系品质，是德国高端制造才会有的工艺。
激光焊接激光焊接有没有优点？当然有，在我看来，激光焊接最大的好处其实是这三点：
1、提高焊接的效率，与传统的电阻点焊相比，激光远程焊的时间可以缩短80%。大众每年在国内的销量有数百万辆，使用机器人激光焊接，生产效率大大提升。
2、提高焊接的稳定性，激光焊接的接头是一条细长的连续的直线，而电阻点焊的接头则是一排离散的圆点，因此在稳定性方面，激光焊接有优势。
3、激光焊接更好看，不需要在焊缝处覆盖胶条来遮住焊点，这种胶条不太美观，而大众车车顶比较光滑，一般都没有胶条。
但是，在很多大众粉的眼里，激光焊接代表着绝对的安全性，似乎点焊的车一撞就散架，激光焊接的车，要结实很多，用经典的话来说就是屁股决定脑袋。
激光焊接本身的抗拉伸强度，受到熔宽、焊缝长度等因素影响，而点焊的抗拉强度也与焊点数量和间距等因素有关。因此，两者本身焊接的强度，不一定谁比谁强，要看工艺。另外，你只算焊接的强度，不算钢材本身的强度？沃尔沃就算用点焊，也比你的强的高得多？折成三角形的A柱，钢材强度都不过关，还谈什么焊接强度？
DSG变速箱看看最开始，大众推出DSG变速箱的时候，是怎么宣传的？跑车技术，起步平顺，在给各大媒体的通稿上，写的都是“DSG变速箱是目前世界上最先进、最具革命性的变速箱系统，使用车辆的加速更加强劲、圆滑。”现在去搜索还能看到这样的报道。那时候的大众还出了一个广告片，用搭载DSG变速箱的迈腾和同级别的AT车型，对比起步时候的平顺性。
随后的事情大家都知道了，变速箱死亡闪烁登上315晚会，最初几代的DSG变速箱，问题不断，顿挫、异响、过热、故障率高，被车主广泛吐槽。即使到了2019年，大众的双离合还被大面积召回了。
双离合变速箱确实有它的优点所在，传动效率高，换挡速度快，优化好了潜力很高，但是当时，大众把还没有优化好的双离合大规模在中国市场普及，是否有把中国当作试验田的意思呢？中国双离合，美国AT的区别对待，是否对得起销量占了大众全球市场一半之多的中国消费者呢？别提欧洲也是双离合，欧洲90%都是手动挡，而且欧洲远远没有国内拥堵，而大众汽车关于双离合变速箱的宣传明显忽悠了一大批消费者。
除了以上三点之外，车门站人、大锤敲保险杠、车皮论、保险杠论，都是大众汽车的杰作。大众汽车作为最早进入中国的国外汽车品牌，是有一定的先发优势的，那时候的桑塔纳、捷达，因为对国产车质量的碾压，也给国人形成了质量稳定的印象，但是关键问题就是，那时候的国产车可以说是垃圾中的战斗机，大众自然能够站上神坛。
但是如今国产车已经慢慢崛起，各大车系也对大众汽车形成了很大的压力，大众营销靠洗脑，靠概念包装的那一套已经行不通了，消费者对于汽车的认知也越来越理性了，年轻的消费者，会去看各大机构的碰撞测试，看钢材强度，看老车主的反馈，大众汽车是时候做出改变了。否则，大众汽车跌落神坛只会是早晚的事情。
汽车界专家谈激光焊接技术的应用（纯干货，适合收藏看）
激光焊接技术的出现给汽车质量带来了更多有效的保证，成为许多汽车制造商的新宠。但其投资过大、对被焊件要求过高等一系列问题，也使一些用户对其望而却步。
在汽车制造工艺里，焊接是汽车装配流水线上一道不可或缺的工序。近年来，随着激光焊接技术的出现和快速发展，许多汽车制造企业均已开始采用了激光焊接技术。然而，激光焊接技术的应用现状及发展趋势究竟如何？在这个车身上到处都是焊缝的时代，是时候坐下来对其进行思考和讨论了。
邀请上海大众汽车有限公司三厂赵爱民先生、上海通用汽车有限公司焊接工程组经理孙志成先生以及一汽大众汽车有限公司规划工程师贾磊先生，来共同探讨激光焊接技术的特点、优势、应用现状以及发展趋势等问题，与业内同仁们一同分享激光焊接技术对汽车制造业的意义……
问：在汽车工业中，激光焊接技术主要应用于车身焊接和零件焊接，能否针对其具体的特点谈谈激光焊接技术的优势？
赵爱民先生：车身焊接一般有电阻焊接、CO2焊接和钎焊等技术。在世界上，将激光焊接技术应用于车身焊接开始于20世纪80年代，在中国，上海大众于1999年率先将其应用于车身焊接。与其它焊接方法相比，激光焊接具有很多独特优势：
1.激光焊接的速度很快，最快可以达到20m/min；
2.由于能量集中、速度快而且是非接触焊接，因此焊接变形很小；
3.由于激光焊接能够使钢板之间的连接处于晶体结构之间的相互连接，所以不仅能提高车身的抗疲劳性、抗冲击性以及抗腐蚀性能，而且也使车身的密封性有极大的提高。如果把TOURAN车身的激光焊接改成电阻焊接，当它以120km/h的速度行驶时，噪声将大约增加30%。
4.由于激光焊接是非接触式焊接，一般距离钢板10cm以上，因此，在车型更换时，只需更改夹具和机器人重新编程就可以了，非常适合柔性化生产。
孙志成先生：从某种意义上来说，激光焊接相比于汽车生产应用中的传统电阻点焊和弧焊具有一定的优势：
1.单面焊接。点焊一般是对双面板材进行焊接，需要预留足够的焊接边缘，并使焊枪能够达到翻边的两侧。激光焊接只需对翻边的一面进行焊接，可以大大减少预留的焊接边缘。这些材料的减少可以使整个车身的重量减轻，并使车身的设计更具弹性。
2.扭曲变形。与点焊相比，激光焊接的热变形区域很窄。由于它是一种非接触工艺，因此点焊中伴有的机械扭曲和波浪边缘在激光焊接中不会产生。同时，这种非接触特性也消除了易损件和高频率维护部件，例如电极帽、电极杆和电缆等。
3、焊接强度和焊接速度。激光焊接的另一个主要优势就是它的焊接速度，可以达到5m/min，同时产生很小的热变形，而且对邻近的金属没有机械扭曲。由于激光焊接可以是连续焊接，因此，激光焊接还能够持续增强产品的结构性能。
贾磊先生：通过将不同或相同厚度、强度、材质的钢板切成合适的尺寸和形状，然后用激光焊接成一个理想的整体（即拼焊板），再进行冲压，由此制成的面板结构能达到非常合理的金属组合。
不仅能减少结构件质量、材料消耗、连接密封处理工作量和零件数量，而且在改善车身质量的前提下，还减少了装配工作量，同时使成型工具、冲压机的工装投资以及运输、储存金属材料的费用减少。此外，还可提高车身尺寸精度，简化结构件及装配件的几何形状，从而对其制造公差进行优化。由于这种车身能轻松地使车身在静态负荷、冲击负荷及变荷下保持强度均衡，因此，也提高了车身的质量稳定性和结构可靠性。同时，车身部件及整个车身的耐腐蚀能力也有极大地提高。
在白车身焊接中，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。在使用激光焊接技术之前均采用点焊，因此会出现15mm的接缝。大众的最新车型采用了激光钎焊，彻底消除了接缝。由于可以省去镶边，所以每辆汽车可以削减14欧元的成本，同时，由于工件连接之间的接合面宽度可以减少，因此，既可降低板材的使用量，也能提高车体的刚度。
用激光焊接零部件，零件的焊接部位几乎没有变形，焊接速度快且不需要焊后热处理。目前，激光焊接零部件已经广泛采用，常见于变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链等。
问：虽然激光焊接技术具有提高车身抗疲劳性、抗腐蚀性和抗冲击性等优势，但在实际的应用过程中，是否也存在一些问题？目前，激光焊接技术的实际应用情况如何？
赵爱民先生：虽然激光焊接技术在车身制造中有很多优势，但它对部件的要求也比较高：首先它对冲压件的要求很高，要求平整度控制在0.2mm之内。在国外，厂家将很多冲压件拿到外面进行机加工来确保精度，这对竭力降低成本的中国汽车行业来说很难理解。其次，激光焊接技术包含光、机、电、通讯等技术，这对维修人员素质的要求也比较高。此外，激光发生器和机器人等在激光焊接中必须的部件的价格比较贵，因此要求的一次性投资比较大。
尽管如此，激光焊接技术的应用还是越来越广泛。
以上海大众为例：从1999年在PASSAT首先开始运用激光焊接技术以来，在POLO、TOURAN的车身制造中，也越来越多的运用到激光焊接，激光焊缝的长度从4.1m 发展到现在的41m，所以对于PASSAT、POLO、TOURAN来说，车身撕裂是天方夜谭。另外，由亚、欧、美35个冶金公司共同参与、业已完成的国际超轻车身联合开发项目已经取得巨大成果，在所开发的超轻车身上，50%的结构件由激光焊接而成。
目前，上海大众在激光焊接技术方面已经制定了适合自己的激光焊接标准工艺。随着激光焊接技术的发展，将为汽车设计带来革命性概念。采用激光焊接技术，可减少工件连接之间的接合面宽度，不但降低了板材使用量和车身的重量，而且提高了车体的刚度，带动了汽车的轻量化设计。同时，激光焊接技术还扩大了所能焊接的钢种范围，包括低合金钢、中合金钢、高强度低合金钢、IF钢、多相钢、TRIP钢以及大多数不锈钢、电工钢和涂层钢，使车身上能够运用越来越多的其他金属材料，大大提高了整车的刚度和强度，例如，国外已经开始用激光焊接来对铝合金车身进行焊接。然而，同时也造成上海大众的汽车价格稍高。
孙志成先生：产品的设计特征及冲压成形后的质量对采用薄板激光焊接工艺的影响很大。使用的金属材料种类很重要，这关系到可焊性、成形性及生产能力。激光焊接产品/工艺方面需要考虑的内容包括：1.焊接板材应该含有较高的吸收光能特性；2.板材的厚度应该小于1.5mm；3.分总成零件的尺寸受限于激光发生装置的工作区域范围；4.总成的焊接位置能够进行夹紧和支撑；5.板材匹配间隙要求严格，一般小于板材厚度的20%
目前，在线的车身激光焊接工艺（如车顶与侧围间焊接）主要应用于一些欧洲的汽车制造商，而在北美和日本等地并不普及。但是，离线的薄板激光拼焊工艺却为很多汽车制造商所使用。
拼焊可以把不同厚度、强度和镀层的钢板焊接在一起，然后冲压成形。而激光技术可以很好的应用于这种工艺，并在汽车工业广受欢迎。在北美，激光拼焊的应用正以每年1.5～2亿片的速度增加，预计2006年将达到7亿5千万片。它具有降低成本、减轻车身重量、不需要多种冲压模具和相关传统点焊夹具的优点，同时，还可使钢材得到充分利用。
贾磊先生：激光焊接技术虽然有它独特的优势，但也存在一些弊端：1.由于激光焊聚焦光斑小，对焊接结构的精度要求较高，因此提高了对焊接夹具的设计要求，从而也提高了投资；2.激光焊接设备本身的价格不菲，初期投资较大。如果产量受车型销售影响无法大幅度提高，则激光焊接对于大规模、高速生产的优势则无法得到发挥；3.任何一种焊接工艺都或多或少会产生缺陷，对于激光焊来说，一旦产生焊接缺陷，其质量的检测和返修都较其他焊接方法困难。当前，能够应用于激光焊缝的可靠、便捷的无损检测设备尚存在空白。
尽管如此，激光焊接在汽车工业中，特别是中高档车的生产中已成为标准工艺，大众公司生产的Golf在焊接长度方面：激光焊接为52.5m，利用同一激光源的激光钎焊焊缝为3.6m，粘合剂接合为22.6m，亚弧焊为4.7m，点焊为2938处。
按照对车体结构整体组成的贡献计算，激光焊与点焊的比例各占45％，远远超过其他连接方法，激光焊接已经成为汽车制造领域中不可缺少的工艺。
另外，其具备的柔性也在生产中得到较多应用，Nd:YAG激光可以通过光纤进行传输，其光源发生设备距离焊枪终端可超过100m，从而可使多个车型、多个工位共用一组激光器，同时提高了设备利用率、能源动态平衡和生产安全冗余性。一汽大众二厂的PQ35平台拥有30多个激光设备，不仅可以为SAGITAR速腾白车身焊接提供三个工段超过20个工位的光源，同时该设备还可为Caddy车型提供激光源，正在规划中的一款新车亦可利用其中部分激光设备，从而保护了初始设备投资。据统计，使用激光设备时的车间占地面积比点焊设备减少了40%。
另外，车身焊接激光系统的使用使生产节拍加快，在SAGITAR速腾白车身焊接中，使用激光焊接时的生产节拍比传统方法快30％，而相应工位的操作工数量不及传统方法的1/2。
问：鉴于激光焊接技术有利有弊的现状，与传统的焊接技术相比，激光焊接技术是否更适用？未来，激光焊接技术的发展前景如何？
赵爱民先生：从1999年上海大众开始采用激光焊接，到2003年TOURAN车身上激光焊接的使用，激光发生器、激光境组、通讯控制以及激光焊接的柔性夹具发展迅速，从而更加适合在大批量的车身制造中运用激光焊接。在国外，已经开始运用远程激光来制造焊接柔性车身，这为柔性制造提供了新的课题。然而，在国内仍有很多人没有理解采用激光焊接的车身与采用电阻焊接的车身的区别。
如果可以在用户面前作对比试验，大家应该会更容易理解。但是，随着国内用户对汽车的理解和追求目标的提高，相信会有越来越多的人认可激光焊接技术和激光焊接的车身，同时，也将带动我们对激光焊接的研究。
激光焊接技术能将各种钢板焊接在一起，可大幅度提高汽车的刚度、强度和密封性。
在国外对汽车追求“安全第一”的环境下，激光焊接技术的发展会很快，而且国外已经充分利用激光焊接技术进行铝合金车身的焊接，为铝合金车身的制造提供了有效的方法。同时，它还推动了汽车在不降低刚度和强度的前提下，向轻量化设计方向发展。因此在国外，激光焊接技术的应用会越来越广，而有了市场，势必会促进激光焊接技术的不断发展。
孙志成先生：相对于传统的生产工艺而言，薄板激光拼焊技术具有一定的优势，并且已经是一种相当成熟的工艺，可以降低汽车的制造成本。而就车身在线的焊接工艺来说，激光焊接设备相对于传统焊接技术的成本仍相当昂贵。对于一个典型的激光焊接工位，包括两套激光发生器、冷却箱、激光头，两台机器人及相应的机运线和外部封闭等，大约需要200～300万美金。
我个人认为：目前受限于车身相关产品及工艺的设计要求，在线的车身激光焊接尚无法大量替代传统的焊接技术。但随着车身设计的优化，激光焊接对车身结构特有的优势以及激光焊接技术可靠性的进一步提高和设备成本的降低，相信激光焊接技术在汽车工业会有更广泛的应用。目前，在车顶和侧围的焊接以及行李箱盖等分拼区域的焊接已有更多的汽车厂使用了或考虑使用激光焊接。
贾磊先生：当前，必须要承认的事实是：激光焊接设备的初期投资较大。虽然随着产量的提升可收回预期的投资，但激光技术的使用，亦使车身的材料成本、车间的建设成本和人力成本受到控制。总体看来，在生产初期产量不高的情况下，汽车的制造成本会略高于使用传统工艺的制造成本。
关于激光设备，预计下一代在汽车产业中大量使用的激光器可稳定提供6kW的能量输出。效率可达20%，光束质量达到6mm×mrad，并可在超过100m的光缆中灵活传送，正常运行时间达99.9%，而修理时间不超过30min。
就激光焊接工艺而言，激光-电弧复合焊将是一个热点。激光-MIG焊采用激光束和电弧共同工作，焊接速度高、焊接过程稳定，同时热效率高，并允许更大的焊接装配间隙。激光-MIG复合焊的熔池比MIG焊的要小，热输入低、热影响区小且工件变形小，大大减少了焊后纠正焊接变形的工作。复合焊比激光焊更加经济，激光-MIG复合焊的焊缝是由激光和MIG焊共同形成的，可降低所需的激光束能量，从而大大降低激光器的功率。当前，大规模使用的激光器效率不超过3%，因而作用在工件上的激光束能量每降低1kW，则在激光器上降低的能耗就接近35kVA。
在欧洲，每增加1kW的激光功率大约需要10万欧元，如果能用3kW的激光器代替4kW的激光器，即使考虑到增加MIG焊电源和激光焊头所需的费用，投资也可以节省6万欧元左右。
针对激光焊缝的质量检测，当前已经有使用超声波技术的无损检测仪器出现。针对不同车身结构设计专用的超声波探头可以达到90％的准确率，该设备的发展有望使白车身激光焊接质量再提高一个台阶！
通过几位专业人士的分析，让我们不禁加深了对激光焊接技术的思考。激光焊接技术的诸多优势给汽车带来了重重保证，然而其一次性投资较大、对被焊件及工作人员素质要求较高等问题，让我们在欣喜之余不得不再次审视它的价值。是否激光焊接技术只能被昂贵的高档汽车“独享”？激光焊接技术的前进步伐将迈向何方？让我们共同拭目以待！
