激光焊接技术作为一项激光加工技术，早在1964年就应用在薄小零件的焊接中。随着汽车工业的快速发展及人们需求的不断提高，为满足安全、环保和节能等要求，并实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化发展，从20世纪80年代开始，激光焊接技术开始应用于汽车车身制造领域。据有关资料统计，欧美工业发达国家50%～70%的汽车零部件都是用激光加工完成的，其中主要以激光焊接和切割为主，激光焊接在汽车生产中已成为标准工艺。

工艺原理

激光的含义：LightAmplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅)。

LASER

L - Light 光线

A - Amplification by 放大

S - Stimulated 激励

E - Emission of 发光

R - Radiation 辐射

激光焊接的原理是由激光发生器发出的激光束，聚焦在焊丝表面上加热，使焊丝受热熔化，润湿车身上的钢板，填充钢板接头的间隙，形成焊缝最终实现良好的连接。焊接后形成铜焊丝与钢板之间的钎焊连接，铜焊丝与钢板分别为不同元素，其形成的焊接层，为两种不同元素高温后形成的融合。相较于传统的点焊，这种焊接方式焊接质量更好，速度更快，焊接部位强度更高。

图1 激光焊接原理图

工艺优缺点

激光焊接的优点如下：

激光焊接的缺点如下：

激光焊接机器人系统组成

图2 激光焊接机器人系统组成

1 — 激光器；2 — 光导系统； 3 — 遥控盒；4 — 送丝机；

5 — 激光加工头； 6 — 操作机；7 — 机器人控制柜； 8 — 焊接电源

常用的激光加工头，装于六自由度（常说的六轴）机器人（上图中6）本体手臂末端，其运动轨迹和激光加工参数是由机器人数字控制系统（上图中7）提供指令进行。根据用途可以分为激光切割、激光焊接、激光熔覆激光加工头。常见的激光加工头见图3所示。

图3 常用的激光加工头

分类介绍

1 激光钎焊

（1）原理

激光钎焊是以激光作热源，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，实现连接的焊接方法，其原理如图4。

图4 激光钎焊原理图

（2）特点

激光钎焊工艺应用于焊接，不仅使产品更加美观，提高了密封性，而且显著提高了焊接区域的强度，提升了整车的安全性能。其母材连接方式均属于卷边对接，如图5所示。

图5 激光钎焊搭接形式

（3）应用区域

激光钎焊为目前汽车车身焊接应用广泛的焊接工艺，其主要优势在于能生成光滑的表面，同时可避免熔化镀锌层。主要用于：侧围外板与顶盖外板结合处（如图6和图7，取消车顶橡胶密封条，美观且节省成本）；行李箱盖外板上下段的接合（如图8）。

图6 顶盖激光钎焊外观

图7 激光钎焊外观对比

图8 奥迪Q5行李箱盖

2 激光熔化焊

（1）原理

激光熔化焊是以激光作热源，在两板角接处，各熔化两板件部分母材（同时熔化附近焊丝填充两板件角接处），使其形成液体金属，待其冷却后，形成可靠连接的一种焊接方法，其工艺原理如图9所示。

图9 激光熔化焊原理图

（2）特点

激光熔化焊具体可分为激光熔透焊、激光熔焊（不填丝）和激光熔化填丝焊等，多用于汽车前端、顶盖与地板、车门内板等处的焊接。母材连接方式均为搭接，如图10所示。

图10 激光熔化焊母材搭接形式

（3）应用区域

激光熔化焊主要应用在车顶、门盖上。图11所示为激光熔焊应用于汽车背门。

图11 激光熔焊用于背门焊接

3 激光飞行焊

（1）原理

激光飞行焊（Welding on-Fly）称为激光远程焊（remote laser welding）或激光机器人扫描焊接。其是在机器人的第六轴上安装一个高速扫描反射镜（常称“振镜”）扫描头，仅通过镜片摆动反射，实现激光轨迹运动，而无需机器人手臂跟随运动。激光远程焊接系统高度柔性化，效率比一般的激光焊接更高，一套系统可取代6~9套普通机器人点焊。激光头与工件距离超过500mm，可延长镜头保护玻璃的使用寿命。其工艺原理与熔焊相同，为板材搭接形式。图12为车门正在使用飞行焊。

图12 激光飞行焊用于车门焊接击

（2）特点

与传统的焊接相比，激光远程焊最大的优点在于能够提高生产效率，扫描头的快速镜片运动使得用于定位机器手的时间大大减少，进而大幅度缩短了制造时间，与电阻点焊平均0.5个焊点/s的速度相比，其焊接速度为3~4个焊点/s，使激光束得到了充分利用。通过大批量的生产测试，与传统的电阻点焊相比，激光远程焊的时间可以缩短80%。以大众汽车公司为例，该公司传统的电阻点焊工艺采用4台机器人、5把焊枪，焊点共34个，加上装卸时间，一共需要34.7 s;现在采用激光扫描焊接，完成同样的工作，即34个焊点，且焊点形状为C型(C型焊点较圆点型焊点强度更高)，只需1台机器人，1个PFO，而时间缩短为13 s。

相对传统点焊来说，激光飞行焊可以自定义焊缝形式，优化了焊缝强度增加设计的灵活性，可以适用于任何焊缝形式，任何焊缝方向。图13为传统点焊与激光飞行焊的焊接方式对比。

图13 激光飞行焊的焊接方式

（3）应用区域

激光飞行焊目前主要用于汽车车门、侧围门洞止口等一些焊点密集（需求较高的焊接效率）且承载要求较低的部位。图14为福特野马的激光飞行焊区域示意图。

图14 福特野马车体内部 (a) 和车体外部(b)

以下为车门飞行焊视频：