应用于奥迪A4车门的激光扫描焊接技术

在汽车车身的制造过程中，传统的固体激光器焊接已经是一种成熟的工艺过程，激光焊接工艺的发展促使机器人控制激光扫描焊接工艺的诞生。在这种新工艺的制造过程中，机器人手臂的移动可以与激光扫描仪的高动态定位运动紧密配合，奥迪在其后续产品的车门上就率先引入了这种高效的制造技术。

在机器人控制激光扫描焊接技术的发展进程中，最大的挑战莫过于开发能够激发高质量激光光束的激光源。传统激光焊接应用中，具有光束质量为25mm mrad灯泵浦系统的工业适用性已经过上千次的证明。然而，对于激光扫描焊接来说，则需要更高的光束质量，因为光学扫描系统的工作空间大小以及可能的工作区域取决于光束质量。单纯通过改变激光棒的几何形状来提升光束质量已不能满足需要，只有更新的、革命性的激光才能满足提高光束质量的需求。TRUMPF公司为工业用户开发了碟片激光器，并已经在世界范围得到广泛应用(如图1所示)，它因具有8mm.mrad的光束质量而成为高功率激光器，其最大功率为8kw。碟片激光器可用于所有的激光应用领域，包括从切割、传统的焊接到激光扫描焊接等。

此外，TRUMPF公司还为大功率激光器的工业应用研发了专用的扫描焊接头。目前，只有该公司开发的机器人引导解决方案通过了德国汽车行业严格的认证测试，并已应用于其系列生产中(见图2)。最近，戴姆勒-克莱斯勒公司新车体制造采用这种工艺。

与传统的焊接工艺相比，激光扫描焊接最大的优势在于大幅提高了生产效率，以往定位机器人所花费的时间因为扫描头的快速镜像运动而大大减少，这样整个加工时间大为缩短。传统点焊的焊接速度为每秒0.5个焊点，而激光扫描焊接每秒钟通常可以完成3～4焊点。从而更有效地利用激光源，反过来又可大幅提高经济效益。此外，高效率的碟片激光系统，可以确保激光光源较低的长期使用成本。和采用灯泵浦激光系统相比，激光扫描焊接系统可节约25%的电力成本，并且降低对用户基础设施的要求(场地面积和冷却设备)。

大众汽车和奥迪的研发工程师研究出了激光扫描焊接工艺的优势，并且由奥迪成功解决了工装夹具与零部件等方面的挑战，现在采用激光扫描焊接工艺生产的零部件部件质量更加卓越。同时，奥迪的专家们研发了激光辅助预处理技术，以保证镀锌层处理部件也具有较高的焊接质量。他们采用的激光源是TRUMPF公司制造的Nd：YAG脉冲激光器。

在帕萨特小批量试产之后，激光扫描焊接工艺及其系统组件在。2005年被应用于大众汽车公司的系列产品中。系统组件的高实用性得到验证，并提高了利润率。现在，奥迪已经在其系列产品中贯彻执行这一工艺。从2007年初，后续的奥迪A4车门就已经采用激光扫描焊接工艺和TRUMPF公司制造的4kw碟片激光器。采用该技术后，4个制造单元每天可生产1800扇车门。激光扫描系统均为TRUMPF公司生产的TruDisk 4002，采用了最新的碟片激光器，该设备仅由2个碟片产生4kw的激光输出。奥迪依靠激光网络(TLN)的优势允许激光必要时彼此互相连接共享，能够轻松地实现激光源最大限度的利用。

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应用于奥迪A4车门的激光扫描焊接技术

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