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1、塑料激光焊接技术在汽车制造中的应用摘要：塑料焊接技术是一种常见的塑料与塑料间的连接技术，它能够使塑料板紧密结合，焊接完成的构件有良好的整体性和密封性，可以解决施工过程中很多实际问题，为工程中遇到的很多难题提供新的解决途径。同时，塑料焊接技术的应用有助于加快施工进度，节省经费。本文主要研究车用塑料的激光焊接问题，对汽车外观设计、技术创新、节能环保等具有重要意义。关键词：塑料；激光焊接技术；汽车制造；应用1 引言鉴于车用塑料材质的性能，绝大多数的车用塑料零部件都可以采用激光焊接技术。即使有部分较低激光透过率的材料，或进行塑料改性，或在底层材料中加入一定的炭黑作为添加剂以便能吸收足够能量，同样可以满
2、足激光透射焊接的要求。因此，激光焊接在车用塑料件的制造中得到了广泛的应用。激光焊接技术分析激光焊接技术已在很多方面逐渐替代了传统焊接技术，其具有较好的发展前景，将在工业领域占有重要的地位。激光焊接按照激光与工件材料相互作用方式的差异可分为：激光热传导焊接和激光深熔焊接。热传导激光焊接的激光功率密度较低，大约为104105W/cm2。激光入射到工件表面，由工件表层以下10-100ym厚度的薄层吸收激光能量，以热传导的方式将能量由薄层向工件内部扩散,形成焊接熔池，且在加工工件表层没有发生明显气化现象。因以热传导方式传递到加工工件的能量较少，则导致焊缝的熔深小、深宽比小。激光深熔焊接的功率密度较高，
3、达到106107W/cm2。激光照射到加工工件表面，使受热区域快速由固态熔化成气态，在金属蒸气压力的作用下，熔池中形成激光小孔，在熔融金属表面张力、金属重力以及金属蒸气反作用力的共同作用下，实现“小孔效应”的激光深熔焊，其最大的优势是熔深大，热影响区小，深宽比大。除“小孔效应”，激光深熔焊接还受到等离子体的作用，较大的激光能量使金属表面的金属蒸气以及保护气体发生电离，形成大量的等离子体云在工件表面和上方。等离子体通过吸收、折射和散射作用对激光进行影响，使激光到达工件表面的能量大大削减，严重影响激光束的聚焦作用。研究焊接质量与小孔效应和等离子体效应之间的关系，为得到优良焊接接头奠定基础。与传统焊
4、接相比，激光焊接的特点为：（1）激光焊接功率密度高，能量集中，作用范围小，形成较窄的热影响区；（2）激光焊接焊缝成形好，焊件变形小；（3）激光焊接是以一种非接触的方式进行焊接；（4）激光可实现远程焊接，采用光纤或棱镜等方法，将激光能量损失降到最低；（5）可焊接较难结合的材料及异质材料。2 塑料激光焊接技术在汽车制造中的应用概述由于我国人民物质生活水平的不断提高，人们对汽车的需求也就越来越大，因此，我国汽车制造业面临着较好的市场，在这样的趋势下，汽车制造业的企业想要提高自身的竞争力，就应当把关注点放在如何提高汽车质量上。在制造汽车的过程中，激光焊接技术的运用可以有效保障汽车质量，而运用最先进的激
5、光焊接技术也能有效提高制造人员的工作效率。早在上世纪，激光焊接技术就已经被运用在汽车制造业中，著名的奔驰和大众等品牌都采用了这一技术，并且随着激光焊接技术的日渐完善，其应用的汽车制造企业也越来越多。激光焊接技术的有效运用为各大汽车制造企业争夺了不少的经济效益。然而我国当前采用激光焊接技术的汽车制造企业数量还较少，但是随着我国市场前景越来越好，相信激光焊接技术必将成为汽车制造企业的工艺主流。3 塑料激光焊接技术在汽车制造中的应用形式和具体应用4.1应用形式4.1.1激光焊接汽车变速器齿轮对焊接要求非常严格，在焊接过程中不仅要考虑此构件自重，还要结合其运行过程中产生的转速度以及承受的摩擦力和其他作
6、用力，所以最先应用激光焊接技术。该技术在运用的过程中直接利用激光和光束实现对金属材料的聚焦衔接，既满足此构件在焊接精度方面的要求，又不会在焊接的过程中产生会增加构件自重的物质，这不仅对提升汽车焊接的质量、效率等方面具有积极的作用，而且使汽车制造焊接过程的材料使用率缩减，使汽车制造的质量明显提升，美国作为最先将激光焊接技术应用于汽车生产过程中的国家，在上个世纪80年代，开始在福特、克莱斯勒等公司应用此项技术，为其在汽车制造领域取得领先的地位奠定了基础。近年来在汽车材料种类越来越丰富的环境中，人们对激光焊接技术的认知越来越全面，激光焊接技术相比传统焊接技术在焊接效果、焊接产品实用性、功能性方面优势
7、突出，所以应用的范围不断扩大。4.1.2激光拼焊几乎所有的著名汽车制造商都采用了激光拼焊技术。采用拼焊板制造的结构件有车身侧框架、车门内板、风窗玻璃框架、前风窗框、轮罩板、地板、中间支柱（B柱）等。最新统计表明，最新型的钢制车身结构中，50%采用了拼焊板制造。激光拼焊技术在20世纪90年代末引入中国，一汽、上汽、长城、奇瑞、吉利等汽车公司在前纵梁、门内板和B柱加强板等都有应用。宝钢已有23条激光拼焊生产线，年产2200多万片板坯，占我国市场份额的70%以上，是世界第三亚洲第一的激光拼焊板生产公司。鞍钢也在与蒂森克虏伯合作，在长春等地建立激光焊接加工生产线。3.2 实例应用分析4.2.1雨刷马达
8、壳体雨刷马达壳体上用于平衡压力的薄膜厚度极小，焊接时要十分小心。如果使用常规的焊接方法极易损坏薄膜，并且不能很好地保证薄膜的密封性能和连接强度。雨刷马达壳体使用激光焊接时，输入热量极小，重要的是焊接过程属于非接触加工，不会损坏薄膜，焊接效果可以满足使用要求。汽车车灯汽车的车灯是汽车制造中的主要部件，它兼具实用性与美观性。对于车灯灯罩，选材与制造的基本要求是能够保证长时间使用而不会影响车灯亮度，并且能有效保护车灯。目前不少企业使用PC塑料制造车灯灯罩，PC不仅可塑性好，透明度好，并且硬度足够高。汽车车灯是光滑的三维曲面，车灯的焊接不仅要有很高焊接质量，而且还要美观、精细。瑞士的Leister公司
9、推出了无需夹持装置的3D塑料制件球形焊接系统一Globo。目前Globo焊接系统已经应用到许多汽车制造商的实际生产中，如HYUNDAI的旗舰车型Genesis和Equus等部分车尾灯焊接中就使用了Globo焊接系统。采用Globo焊接技术焊接的汽车尾灯，密封性能好不会出现漏水、漏气等现象，焊缝的耐腐蚀性能也很优越，而且其连接强度较高，车灯耐用性较好。3.2.2 进气歧管进气歧管的作用是将化油器所供给的可燃混合气分送到各个气缸。汽车空气进气歧管采用激光焊接后，可以实现内壁接口光滑，不仅可以减小气体流动阻力提高进气能力；同时还可以省去安装可调吸气阀（ACIS）后带来的螺栓、螺帽、垫圈和气体密封圈等
10、小部件，大大缩短了安装调试的时间，达到了降低成本的目的。参考文献：1 孔茗,邱福明.基于模糊灰色理论PA6/GF5进气歧管焊接方案的优选J.塑料科技,2015,4312:39-42.2 姜宁.基于三维真实表面形貌的激光透射焊接PC工艺研究与数值模拟D.苏州大学,2017.庞振华.激光技术在异种塑料材料焊接中的应用A.广东省光学学会、中山大学光电材料与技术国家重点实验室、华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室.“广东省光学学会2013年学术交流大会”暨“粤港台光学界产学研合作交流大会”会议手册论文集C.广东省光学学会、中山大学光电材料与技术国家重点实验室、华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室:广东省科学技术协会科技交流部,2013:1.
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