每一克都意义重大——光纤激光带你驶入汽车轻量化浪潮|乐竞官方网站app下载安装

本文摘要：我们可以看见，汽车行业轻量化理念的推展日益壮大。

我们可以看见，汽车行业轻量化理念的推展日益壮大。轻量化，是在确保汽车强度和安全性的前提下，尽量地减少汽车整备质量，增加油耗，减少污染的一种理念和方法。

除了节能环保，在驾驶员体验方面，轻量化后汽车加快性能也获得提升，而且在撞击时由于惯性小，制动器距离也增加。此外，车辆每减低100公斤，二氧化碳废气可增加大约5克／公里。

因此，汽车的轻量化早已沦为世界汽车工业发展的潮流。正如某汽车品牌所明确提出的观点，“每一克，都意义根本性”。

由于光纤激光器在高度自动化、高度灵活化的生产系统中的重要性逐步突显，激光方案覆盖面积了汽车生产行业所有应用领域。我们再行来想到下面这篇在以通用汽车为代表的美国汽车工业中，铝车身生产中的激光焊应用于讲解。凯迪拉克为了使凯迪拉克重回世界顶级奢华品牌舞台，使其沦为同级别各品牌中最重的轿车，通用汽车全力以赴，将13种材料用于于轿车车身上。

而且，就像一位行业观察家所说，他们为了将铝、碳钢、镁和塑料等有所不同材料一块块的拼凑在一起，通用汽车使用了汽车行业最简单、最先进设备的复合材料生产工艺，用于28个机器人焊汽车的内外部车架。图1．通用汽车2016款凯迪拉克CT6铝合金车顶与车身使用激光器展开焊图片来自：通用汽车将平滑、轻量化的车身连在一起所使用的还包括热融自攻丝、自钻銲接、首次用于的铝合金电阻点焊以及铝合金激光焊接在内的工艺，也有可能是未来美国汽车工业的相连技术策略（图2）。通过这种材料工艺人组，与使用全钢结构的重量比起，通用汽车顺利地将凯迪拉克CT6的重量增加了198磅（89．81kg）。

图2．通用汽车使用钢铝合金、锰钢等多种材料和特有的铝合金电阻点焊和激光焊接等多种工艺，将凯迪拉克CT6的重量增加了198磅（89．81kg）图片来自：通用汽车2015年1月在底特律汉姆川克工厂投产的CT6，是迄今为止最不受注目的、重新加入轻量化潮流的车型。轻量化特别强调用于铝合金代替碳钢，并在相当大程度上受到拒绝更加严苛的、到2025年要超过油耗为54．5公里／加仑的联邦乘用车撞击安全性标准法规的影响。除了铝合金车顶使用了激光焊，据通用汽车先进设备技术与焊工程部经理ElaineGarcia讲解，通用汽车还用于激光焊轿车车门与行李箱垫。

“我们用激光焊铝合金车顶和行李箱垫是因为它需要构建产品设计中的某种外观，而且用激光焊铝合金车门是因为它容许更加较短的焊法兰和更加宽阔的车窗，”Garcia回应。阿帕小奇寻找的下面的这个视频，就展出了凯迪拉克在美国底特律工厂中CT6铝合金顶棚与车身相连及后备厢盖可调相连激光焊接。就像许多对于哪种工艺将被竞争者使用的争议一样，汽车制造商用哪种焊工艺来生产更加轻盈结实的汽车也要经过一再考虑到。

这是工业激光器所面对的要么捷足先登，要么被其他工艺，例如粘接或者点焊代替的最重要时机。图3．通用汽车对凯迪拉克CT6使用了混合材料工艺，即用碳钢、铝合金和其他材料等多种材料构成轿车车身。

图片来自：通用汽车铝合金的用于——早已在路上铝合金的重量大约是碳钢的三分之一，然而它们的强度却相近。据美国铝业协会的铝运输部估算，用铝合金替代碳钢每减肥10％，车辆油耗最低可节省7％。尽管现在社会趋势特别强调轻量化，“在汽车行业铝合金远比新材料”，坐落于密歇根安阿伯的汽车研究中心总裁及CEO杰巴伦说道到。

他认为，1923年福特发售了一辆铝合金轿车，在60年代，汽车厂展开了复合材料实验。到了70年代中期，汽车上铝合金部件的重量还高于100磅（45．36kg），而到了2013年该重量减少到350磅（158．76kg）。

据2014年坐落于密歇根州特洛伊的德鲁克全球的一项研究，到2025年汽车上的铝合金重量被希望超过500磅（226．8kg）。在很多领域，美国汽车工业刚刚开始跟上欧洲同行。

与以前有所不同的是，巴伦说道，现在早已减缓用于铝合金替代碳钢了。这为激光器获取了机遇。近2年来，例如IPGPhotonics的CEOValentinGapontsev在季度电话会议中提及“汽车工业使用高强钢和铝合金生产轻量化汽车的趋势推展了光纤激光器的应用于。

”主要用于光纤激光器焊CT6车身铝合金的通用汽车，2013年才开始在车身铝合金上用于激光焊。到现在，通用汽车早已在多款车型，例如CadillacEscalade（攀登者），ChevroletSuburban（雪佛兰巨无霸），Tahoe（太浩），以及GMCYukon（育空）也是用激光焊铝合金的，加西亚说道到。图4．凯迪拉克CT6后备箱垫上的激光铝焊相接焊缝图片来自：汽车之家一般来说，汽车厂激光焊主要用作悬架结构，例如将车门和后盖与白车身焊在一起。

凯迪拉克CT6的铝合金顶棚与车身的相连以及后备厢盖可调的相连就是使用了激光焊工艺。利用激光融化铝材质的钎料构建铝板之间的相连。其中后备厢盖的铝激光焊焊缝需要经过抛光等处置就需要展开先前的配色作业，至为该焊缝表面的光滑程度。而顶棚与车身之间的铝合金焊缝也需要抛光，仅有须要在配色前涂上一层胶液并风吹追才可确保先前漆面配色质量。

此外，整车厂最近开始使用激光器焊内部构件，例如铝合金滤清器和习舵杆，以及电动汽车电池的铝合金外壳、铜极片等。激光工艺vs．非激光工艺有大量IPGPhotonics的光纤激光器用作车身线焊接／钎焊应用于。实质上，IPG在2015年5月投资者会议上阐释，他们坚信光纤激光器焊的市场机遇相比之下小于切割成市场的市场机遇。

IPGPhotonics对使用激光线焊机（LSS，一种构建激光焊和工件夹持的机器人焊工具，可网页下方视频）代替几种汽车应用于中的电阻点焊工艺充满信心。在某次季度电话会议上，ValentinGapontsev回应LSS能用作加工有所不同的材料，例如碳钢、铝合金、不锈钢，而且焊点的强度是传统电阻点焊的两倍。”当激光器开始用来替代电阻点焊机的时候，“激光器的用于并没因铝合金使用量的波动而有大规模的波动”，林肯电气全球汽车事业部经理蒂姆赫尔利回应。忽略，“激光焊开始用作原可用于电阻点焊展开的碳钢部件的焊。

”他回应铝合金的高导电亲率以及电阻点焊不会产生的痕迹给了激光焊相当大的机遇。然而，有时激光焊的优势各不相同被加工的合金，有一部分合金更容易产生裂纹并必须填丝。“凭借高速、低热输出和较低变形亲率，以及应用于的整体灵活性，激光工艺沦为汽车工业过去二十年中的关键装配工艺，”里奇曼回应。“由于激光焊的卓越焊缝质量，它主要用作对外观有严格要求的应用于。

”当铆焊沦为铝合金部件焊的热门工艺时，巴伦说道他期望整车厂大幅度增加对这些机械相同件的倚赖。例如通用汽车就在CT6上顺利的常用了大约1800个銲接点，通过焊点强度更高的激光焊增加了4磅（1．81kg）的重量。

“铆焊不会减少重量。激光焊接会减少重量，”巴伦说。巴伦补足到，对激光焊包含仅次于威胁的铝合金非激光焊工艺，有可能是更加简单、比点焊更佳的粘接工艺。然而，加西亚说道到通用汽车更为信赖激光焊，这部分增加或替代了粘接工艺或者线焊接工艺。

艾瑞克斯泰尔斯，IPGPhotonics中西部应用于经理说道激光焊还可以代替气体维护金属近于弧焊。然而，这种工艺的热输出对于焊更加厚的板材来说太高。

激光焊的其他机遇还来自于整车厂使用没法兰或者用于更加小法兰的部件设计。“激”（机）时逢对外开放“有些车厂在研发激光焊的潜力，以减少或避免车门，发动机车顶和护甲板设计中的钣金焊法兰。

在这些应用于中，激光焊被用作代替在薄板组装中内外侧板的传统成型缝焊。如果顺利，这可能会是未来激光焊运用中有更加多潜力的应用于，”里奇曼说道到。汽车零部件，例如车门，一般来说在对多层金属板通电焊的点焊工艺中对焊法兰冷却。使用激光焊，例如CT6的车窗法兰厚度为6mm，而传统的点焊车窗法兰厚度为10－15mm。

当全车身焊法兰都增大时，就不会明显减少车体的重量。加西亚说道激光焊的线性焊缝容许更加小的法兰，而点焊的环形法兰却有5－7mm大小。

极大的成本优势铝合金和激光器的成本影响了激光焊在汽车工业中的应用于。过去10年4kW激光器的价格下降了66．7％，而碳钢的价格却比铝合金低廉1／3。

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