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汽车车身激光焊接技术的现状与发展趋势

汽车产业的迅猛发展加速了汽车制造技术的不断创新、发展和应

用。汽车车身作为汽车其他零部件的载体，其制造技术和制造水平直

接决定了汽车整体的制造质量。在汽车车身制造过程中，焊接是重要

生产工序。目前用于汽车车身焊接的焊接技术手段主要包括电阻点焊、

MIG和MAG焊接以及激光焊接。其中，激光焊接从20世纪80年代开

始应用于汽车车身焊接，之后随着汽车行业对汽车生产效率和生产质

量要求的提升和激光技术的不断发展，激光焊接技术逐渐成为汽车车

身焊接的核心技术。

激光焊接技术作为光机电一体化的先进焊接技术，与传统的汽车

车身焊接技术相比具有能量密度高、焊接速度快、焊接应力及变形小、

柔性好等优势。汽车车身结构复杂，车身部件以薄壁、曲面构件为主，

汽车车身焊接过程面临车身材料变化、车身部件厚度不一、焊接轨迹

及接头形式多样化等焊接难点，同时对焊接质量和焊接效率有很高的

要求。通过探索合适的焊接工艺参数，激光焊接能保证汽车车身关键

部件焊接的高疲劳强度和冲击韧性，从而保证车身焊接质量和使用寿

命，满足汽车对安全性能需求的日益提升；激光焊接技术能适应不同

接头形式、不同厚度以及不同材料类型的汽车车身部件焊接，满足汽

车车身制造过程的柔性化需求。因此，激光焊接技术是实现汽车产业

高质量发展的重要技术手段。

本文首先介绍了激光焊接在汽车车身焊接中的应用，然后主要从

汽车车身激光焊接工艺、汽车车身激光焊接智能化技术两个方面介绍

汽车车身激光焊接技术的主要研究现状，最后对汽车车身激光焊接技

术的发展趋势提出分析。

一.汽车车身激光焊接工艺

汽车车身主要由两大部分组成，分别是车身框架和车身蒙皮。其

中，车身框架主要包括上边梁、下边梁、纵梁、横梁、立柱等部件；

车身蒙皮主要包括顶盖、侧围、隔板、翼子板、前后车门盖等部件。

通过将车身框架部件和车身蒙皮部件焊接在一起，形成完整的汽车车

身。当前主流汽车制造过程中，其车身材料仍主要使用金属材料，主

要包括钢、铝合金、镁合金等，此外复合材料有少量的应用。汽车车

身各部件常用金属材料如表1所示。

表1汽车车身常用金属材料

Table1Commonlyusedmetalmaterialsforautomotivebody

汽车车身焊接过程中针对不同车身材料和不同接头形式使用不

同的激光焊接工艺。目前应用在汽车车身焊接领域的主要激光焊接工

艺包括激光深熔焊、激光填丝焊、激光钎焊以及激光电弧复合焊接。

几种不同的汽车车身激光焊接工艺特点如表2所示。

表2汽车车身常用激光焊接工艺

Table2Commonlyusedlaserweldingprocessesfor

automotivebody

1、汽车车身激光深熔焊工艺

激光深熔焊是指激光功率密度达到一定水平时，使材料表面发生

汽化而形成匙孔，孔内金属蒸汽压力与四周液体的静压力和表面张力

达到动态平衡，激光可通过匙孔照射到孔底，随着激光束的运动形成

连续的焊缝。激光深熔焊焊接过程中不需要添加辅助焊剂或填料，完

全利用工件自身材料焊接为一体。激光深熔焊工艺的示意图如图1所

示。激光深熔焊得到的焊缝一般光滑平直，变形量小，有利于提升汽

车车身的制造精度；焊缝的抗拉强度较高，保证了汽车车身焊接质量；

焊接速度快，有利于提高焊接生产效率。在汽车车身焊接中，激光深

熔焊工艺可以满足车身组焊和拼焊的焊接需求。在车身组焊中主要用

于车身顶盖、侧围、车门等区域的焊接，采用该工艺的相关企业包括

福特、通用、沃尔沃等；在车身拼焊中主要用于不同强度、不同厚度、

不同涂层的钢板焊接。在汽车车身焊接过程中使用激光深熔焊工艺可

以大幅减少零件、模具及焊接工装数量，从而降低车身自重和生产成

本。然而，激光深熔焊工艺对待焊部件的装配间隙容忍度较差，需要

将装配间隙控制在0.05~2mm之间，若装配间隙过大，则会产生气孔

等焊接缺陷。

图1激光深熔焊工艺示意图

Fig.1Schematicdiagramoflaserdeeppenetrationwelding

在汽车车身焊接中，同种材料焊接的需求量大，以车用高强钢和

铝合金为代表的同种金属汽车车身激光深熔焊工艺得到广泛研究。王

顺利等对汽车高强