在钣金部件的制造中应用激光焊接，不仅能够得到美观的焊接效果，极高的焊接效率，而且对于生产批量大的企业，可显著降低单件制造成本。

激光焊接利用能量密度极高的激光束熔合材料，具有焊接速度快、强度高、焊缝窄及热影响区小，并且工件变形量小，后续处理工作量少和灵活性高等优点。激光焊接不仅能焊接常见的碳钢和不锈钢，还能焊接传统焊接方式难以焊接的材料，如结构钢、铝及铜等金属，而且能够焊接各种形式的焊缝（见图1）。

现代钣金制造对焊接强度和外观效果等质量的要求越来越高，尤其是高附加值且对焊接质量要求极高的部件，采用激光焊接可以无需后续加工或者极少后续加工的方式来完成。传统的焊接手段，由于热量输入极大，不可避免地会带来工件扭曲、变形等问题。为了弥补工件变形的问题，需要大量的后续加工手段，从而导致费用支出提高。激光焊接具有最小的热输入量，因此带来极小的热影响区，显著提高焊接产品品质的同时，减少了后续工作的时间。另外，由于焊接速度快和焊接深宽比大，能够极大地提高焊接效率和稳定性。因此，激光焊接在钣金制造中的应用越来越普遍。

激光焊接的显著优势

在钣金制造中，不同产品对焊接强度和外观效果等质量的要求是有区别的，激光焊接能够实现外形美观、光滑且无变形的焊接效果。而一些内部结构件或后续需要喷涂的零件，则对焊接强度和焊接速度有较高的要求。在这方面，激光焊接具有极大的优势，因为激光焊接既可以实现焊缝美观的热传导焊接，也可以实现高焊接强度、高焊接速度的深熔焊（见图2）。

热传导焊接需要较低的激光能量密度和焊接速度，就能够得到非常美观的焊接表面效果。与此相反，深熔焊接则需要较高的激光能量密度，能够得到很高的焊接强度和较快的焊接速度。

作为全球最大的激光器制造商，TRUMPF可提供可以实现深熔焊和热导焊的激光焊接头。该焊接头通过调整激光功率密度，可以在热导焊和深熔焊间自动切换，以便达到理想的外观效果和焊接强度。它不仅可以实现无焊丝的激光焊接，从而发挥激光高速焊接的优势，同时，还可以很好地发挥冷送丝焊接功能，适用于接头缝隙过大，或者对于焊接区域金相结构有特殊要求的情况。TRUMPF焊接头和碟片激光器可以轻松地集成在国内机器人激光焊接系统中，满足大多数中国钣金制造用户对于激光设备高质量、低成本的要求。

现代钣金生产流程

由于激光焊接时热输入极低，焊接后的变形量很小，且能够得到非常美观的焊接表面效果，故焊接的后续处理很少，可以大大削减或者省去庞大的抛光和整平工序上的人工。这在人力成本不断上升的今天，具有重要的现实意义。激光焊接是在密闭的安全防护罩内进行的，并配有自动抽尘装置，在保证员工的健康和安全的同时，也能保持厂房内干净整洁的工作环境。典型的现代钣金生产工序流程如图3所示。

TRUMPF提供现代钣金生产工序所需的设计、激光切割、冲压、折弯、激光焊接、激光标刻以及自动化料库等整套解决方案，并通过生产管理软件统一管理各个设备，最大程度地提高生产的自动化程度。

激光焊接的友好设计

与传统的焊接方式相比，激光焊接的优势十分明显，但同时激光焊接对工件的前道加工精度及工装夹具的要求也比较高。要最大程度地发挥激光焊接的优势，降低生产成本并提高生产效率，需要优化产品设计、激光切割、冲压、折弯和激光焊接等整个钣金生产工艺。

在实际生产中可以发现，使用激光焊接技术的钣金产品的成本并不主要由激光焊接工序决定。实际的生产经验证明，钣金产品70%的成本是由产品设计决定的，激光焊接钣金工件的设计思路如图4所示。要降低生产成本，提高焊接效率，首先需要从产品设计入手。在产品设计初期，考虑到激光焊接对工件的要求，比如，减少生产中的折弯工序，尽量采用激光切割板材，采用自定位设计等，会让激光焊接程序和夹具变得很简单，从而达到降低成本、提高效率的目标。

在激光焊接前使用TRUMPF冲床的EasyJoin技术，可以在板材结合处冲出定位孔/齿。这样装夹时有定位孔/齿辅助，会使焊接夹具变得简单，且在激光焊接后不留痕迹，从而获得高质量焊缝。

对于如何设计钣金产品，达到满足激光焊接的要求，获得最佳的焊接效果并降低成本，TRUMPF可提供全面的技术咨询和培训。此外，TRUMPF还在太仓市的工厂内设立了专门的激光加工工艺中心（见图5），可以在项目初期为国内用户提供产品的激光焊接可行性测试。

激光焊接钣金产品的优化分析

下面举一个实际案例，某公司每年要生产1000件铝合金产品，在采用传统焊接方式进行加工后，需要大量的抛光工序，抛光每个产品的成本约为5欧元。采用激光焊接技术后，增加的激光设备运行成本和夹具费用约为3500欧元，但节省了高额的抛光成本；每件产品的总加工时间降低了73%，单件产品的成本降低了40%（见图6）。由于激光焊接夹具的投入和前期的准备时间（如编程、焊接工艺调试）是一次性的，对于更大批量的产品生产，采用激光焊接更具经济性。

结语

激光焊接应用于钣金生产已经多年，随着近年控制技术和激光技术的不断进步，激光焊接的使用也越来越简单。若想发挥激光焊接在钣金生产中的优势，需要具有掌控全局的眼光，优化整个产品制造流程。采用适于激光焊接的友好设计，将是获得美观焊接表面效果，提高生产效率，降低生产成本的关键。