早在40多年前，激光就已经出现，显示出强大的功能，激励着世人。经过这么多年的发展，激光技术已经渗透到各个领域，发挥了至关重要的作用。在汽车工业中，激光技术是独一无二的。激光焊接、激光钻孔和激光标记被广泛使用。
1、激光技术的定义
激光是20世纪60年代的新光源。具有单色性好、指向性强、亮度高的特点。发现的激光工作物质有上千种，波长范围从软X射线到远红外线。激光技术利用偏光镜反射激光产生的光束，使其集中在聚焦装置中，产生能量巨大的光束。如果焦点靠近工件，工件会在几毫秒内熔化蒸发。这种效应可用于焊接技术。
2、激光焊接技术的可行性
一般来说，激光器是根据不同的工作材料来分类的，比如半导体(GaAs，InP等。)激光器，固态(Nd:YAG等。)激光、气体(二氧化碳、氦-氖等。)激光、液体(可调染料等。)激光器、化学激光器、自由电子激光器等。其中，气体激光器以气体或金属蒸气为发光粒子，是应用最广泛、种类最多、激发方式最多样化、激光波长分布区域最广、易于实现高功率连续输出的激光器。固体激光器是将产生激光的粒子混入固体基质中，其浓度高于气体，因此可以获得比较大的激光能量输出，具有能量高、峰值功率大、机构紧凑、坚固耐用等特点。这两种受激物质的激光主要用于激光焊接。
激光焊接技术在制造业中的应用稳步增长，从脉冲到连续，从低功率到高功率，从薄板到厚板，从简单的单缝到复杂形状。激光焊接在不断进化的过程中逐渐成为一种成熟的现代加工技术。激光焊接可分为脉冲激光焊接和连续激光焊接。在连续焊接中，可分为热传导焊接和深穿透焊接。随着激光输出功率的增加，特别是大功率CO2激光器的出现，激光深熔技术在国内外得到了迅速发展，最大焊接深宽比达到12: 1。激光焊接材料也从普通低碳钢发展到今天的焊接镀锌板、铝板、钛板、铜板、陶瓷材料，激光焊接速度达到了每分钟几十米。激光焊接技术日益成熟，已经广泛应用于生产线，如汽车生产线。
据有关统计，在发达的工业国家美， 欧，50%-70%的汽车零部件都是用激光加工的。其中激光焊接和切割是主要的方法，激光焊接已经成为汽车工业的标准工艺。汽车车身覆盖件激光焊接可以将不同厚度、不同表面涂层的金属板焊接在一起，然后压制，使覆盖件结构达到最合理的金属组合。激光焊接速度在4.5m/min左右，变形小，省去了二次加工。激光焊接加快了用冲压零件替换锻造零件的过程。通过激光焊接，可以减少搭接宽度和一些加强件，还可以压缩车身结构本身的体积。仅车身重量就能减轻56kg。激光焊接用于焊接车顶外壳和框架，以及传输转换器的盖板。它由数控系统控制。其循环时间约为16秒，实际焊接时间只有3秒。可以一天24小时连续运行。激光束用于焊接汽车变速箱总成和底盘，焊接速度快，易于自动控制，易于集成到柔性制造系统中。激光束改善了制造商的产品设计和生产周期，降低了成品的废品率。
3、激光焊接机在汽车工业中的应用
激光焊接机可以给汽车制造业带来巨大的经济效益，比如汽车车身装配中的大量点焊。两个焊头夹在工件边缘进行焊接时，法兰宽度需要16mm，而激光焊接是单边焊接，只需要5mm。如果采用点焊作为激光焊接机，每辆车可节约钢材40kg。两个0.8mm钢冲压件采用传统点焊焊接，平均20点/分，焊接距离25mm，即速度0.5m/min，激光焊接速度可达5m/min以上。采用激光焊接机技术不仅降低了成本，而且大大提高了生产效率。目前一套千瓦级激光加工机器人系统只需要几十万美元，新型激光器的安全性和可靠性也有保证，其停机率仅为2%，防护措施极其可靠。激光焊接时，工件的接触面需要紧密配合，在技术上不容易实现。但目前先进的夹紧方式和适合激光焊接的法兰设计解决了这个问题。随着激光焊接机技术的逐渐成熟，各大汽车厂商无一例外地将激光焊接应用于汽车生产线。
美国是第一个将高功率激光引入汽车工业的国家。美国汽车工业中心底特律，有40多个激光加工站，用于切割汽车金属零件和焊接齿轮，从而将汽车的改装从5年缩短到2年。美国汽车公司采用了22条激光加工生产线，美国福特汽车公司采用Nd:YAG激光结合工业机器人焊接车身，大大降低了制造成本。2000年，美国三大汽车公司50%的电阻点焊生产线被激光焊接生产线取代。在日本，激光焊接在生产线上的成功应用引起了全世界的关注。比如汽车车身制造中的激光焊接薄钢板再冲压的新方法，世界上大多数汽车制造商都在沿用。世界上许多著名的汽车公司都建立了专门的激光焊接生产线：蒂森钢铁公司的汽车地板拼焊生产线，大众汽车厂的齿轮激光加工生产线，奔驰汽车厂18个工厂中有8个安装了激光加工设备。
激光焊接机在汽车工业中主要用于汽车车身焊接和拼接毛坯焊接。为了满足市场和客户的需求，需要对车身和制造工艺进行改进，车身价值约占汽车总价值的1/5。激光焊接工艺可以显著提高车身的抗冲击性能和抗疲劳性能，提高汽车的质量。由于激光焊接由计算机控制，具有很强的灵活性和机动性。可以焊接门板、挡板、齿轮、仪表板等特殊形状的零件。它还可以完成车顶和侧墙、发动机框架和散热器框架等的装配。如果加上光纤传输系统和机械手，可以实现自动化的汽车装配线。利用光纤传输约3KW的Nd:YAG连续激光器、点焊系统和生产线上的夹具可实现自动焊接。通用，奔驰，等。采用了这一系统，并将其应用于最新型号的生产线。激光焊接系统几乎可以满足完美加工的要求，并在效率、经济性、安全性、强度和耐腐蚀性方面具有优异的性能。
汽车的车身和底盘由300多种零件组成。几乎所有材料无论厚度、品牌、类型、等级都可以通过激光焊接焊接在一起，制成各种形状的零件，大大提高了汽车设计的灵活性。拼坯是在充分分析车身结构的基础上，对零部件进行优化设计，使其可以由几个典型的毛坯焊接而成，大大减少了模具数量，提高了材料利用率。而且不同厚度的坯料可以用在不同强度要求的零件上，可以一次冲压成型，减轻了重量，提高了精度，耐腐蚀和安全性能大大提高，车身结构也大大简化。丰田侧围生产线采用拼接毛坯焊接技术，模具数量减少到4个，材料利用率达到65%。加上其他部件，每辆车的成本降低了30多美元，大大增加了汽车制造商的收益。
目前在国外，德国大众公司的奥迪A6、高尔夫A4、帕萨特等品牌的车顶都是激光焊接，宝马、通用公司的车架顶部也是激光焊接。通用、丰田、福特、宝马、菲亚特、奔驰、大众公司均采用激光拼焊板技术，而美国三大汽车公司和奔驰公司在德国采用激光焊接传动件。大众公司、通用公司、奔驰公司和日产公司应用了激光切割技术，菲亚特公司和丰田公司应用激光涂覆发动机排气门，大众公司应用激光表面硬化发动机凸轮轴。
在中国，来自国内的优质车辆，如帕萨特， 别克， 奥迪，等。全部采用拼焊板进行激光焊接，国内对激光焊接技术的改造已经开始，国内率先采用激光焊接技术(代替激光焊接)。走在前列的是一汽大众，而一些国内汽车制造商正在逐步采用这项技术。目前一汽应用激光技术大众， 一汽奥迪A6顶盖和宝来后盖采用激光焊接，速腾车身顶盖和后盖采用激光焊接，焊接长度超过30米。一汽使用的设备是德国Hassya G3 KW激光器和Kuka机器人，一汽汽车公司的车身板件是用激光切割的。使用的设备是德国， Arnold 3kw三维五轴CO2激光加工机一汽底盘零件厂制动蹄片激光硬化，使用的设备是国产2KWCO2激光加工机，一汽模具中心薄板激光切割，使用的设备是国产1.5KWCO2激光加工机。随着激光焊接技术的成熟和激光焊接机价格的下降，中国的奇瑞汽车也开始采用激光焊接技术。
4、激光焊接机技术的前景
激光焊接机技术对传统的汽车焊接技术产生了冲击，各大汽车公司对此都持非常积极的态度。采用新技术意味着更强的竞争力，尤其是在竞争激烈的汽车行业。激光焊接技术在焊接铝材、用焊接件代替铸件、焊接整体车身框架结构等方面的应用前景最大。激光器厂家要抓住商机，在激光器的机动性和体积上下功夫，用光纤传输激光，让激光器更适合汽车生产线的需要。国内一些激光产品的厂商也逐渐意识到了这一点。如东莞市创鸿激光智能科技有限公司生产的激光焊接机，采用光纤耦合聚焦，使用方便。激光头可远离焊接区域，激光性能稳定可靠，使用寿命长。它也可以使用传统的光学系统。该激光焊接机可用于激光焊接、激光切割和打孔，一机多用，特别适用于激光加工车间和自动化生产线。
5、总结
21世纪汽车工业正在步入能按照用户要求进行柔性模块式生产的方式，传统加工工艺不能满足新生产方式的需要，这给激光焊接技术的大规模应用提供了一个机遇，激光焊接技术及其他激光加工技术在汽车领域中一定会有更大的发展，成为汽车工业中重要的加工方法。
