长久以来，激光塑料焊接技术在汽车制造业中一直备受青睐。激光焊接组件时不产生机械应力，大大降低了组件安装的成本，是非常安全的工艺。本文介绍了LPKF的激光焊接工艺及应用案例。

使用激光塑料焊接工艺时，激光束穿过上部的透光部件，并熔化下部部件上的光照部分，形成焊缝。依靠微小的挤压力，下部部件通过热传递将热量传递给上部部件，上下两部分在焊缝处同时塑化。凭借精良的工艺设计，可使冷却后的焊接系数接近于1。

自2000年进入激光焊接领域以来，LPKF 激光电子股份有限公司（以下简称“LPKF”）开发的激光系统已在诸如轮廓焊接和准同步焊接领域占据了主导地位，同时该公司还提供更独特的焊接方式，如激光热铆接技术。

集成了质量安全功能的激光焊接工艺

集成了质量安全功能的激光焊接工艺不仅高效，而且相当安全，其可靠的焊接效果已在工艺应用中得到证明，如：

1．采用集成的位置传感器对焊缝轨迹进行监控。如果焊接不成功，所采集的时间轨迹图就会明显地将其与合格的焊接轨迹图区别开来。使用该传感器可以按照确定的精确度进行焊接。

2．使用高温计监控，用传感器测量焊缝区域温度。温度曲线不会偏离定义的通道，否则操作人员会得到提示信息。

3．视觉监控装置可以对组件表面进行识别，如因透光组件受污染而产生的微小烧灼。

4．带有专利技术的反射诊断方法是基于边界层的全反射原理。一条完整的焊缝缺少一个边界层，入射测量光束的反射值会发生变化。

总之，工艺流程中的组件检测可以生成可靠的焊接结果报告。更优越的性能是：更改的组件特性（如吸收或传输值）会立即弹出，然后通过调整激光参数快速获取数据。

图1 采用激光焊接技术连接的电子驾驶系统控制器。内部的白色结构是通过激光热铆接技术被固定在电路板上，然后采用盖子对组件（后面）进行密封

实践中的激光塑料焊接

有关这种焊接工艺的直观例子，可以参考电子驾驶系统控制器（如图1所示）。电路板通过激光热铆接技术被固定在部件底部（深色部分）。塑料长钉圆顶在支持点位置穿过电路板，并通过激光焊接而熔化，与小塑料铆钉连接。在与流体材料接触的过程中，无需使用模具。该焊接效果精确，且在焊缝结构上无缝隙。随后，焊上盖子（浅色部分）以确保密闭封装。在准同步焊接方法中，激光束多次相继投照在焊缝上，直到整条焊缝熔化。监视系统可以对该工艺监视跟踪。

汽车工业中大量的传感器与组件都是采用激光塑料焊接技术进行封装。这种焊接工艺以高洁净及美观的焊缝而独具特色。针对焊接轮廓和焊接参数的变化，只需改用新的工艺数据即可，从而可以使设计人员在生产流程中灵活地获得更有效的设计弹性。

很多汽车元器件都是利用激光塑料焊接技术制成的。除了存在于外部不可见的外壳中，它们也存在于可见的位置，如作为汽车门槛板专用的指示设备（金属盖、光带的组合）、手柄甚至是复杂的汽车钥匙。

图2 混合激光塑料焊接：LPKF TwinWeld3D 对高要求的汽车尾灯进行成对焊接

大型部件在热区域里的激光焊接

焊接大型组件时，固定设备所能提供的工作空间通常是有限的。具体的解决方案是采用移动激光头与工业机器人的组合。该系统可以焊接诸如汽车油箱、天窗及尾灯等大型部件，并可沿3个空间方向灵活焊接。

另外的一个特殊性是焊接过程更加高效。借助于这种混合焊接方法，LPKF获得了一个专利的焊接工艺，使得工艺流程应用更加宽广：除了发出的激光光束，带多色热辐射的卤素聚光灯还可以对焊接区域进行加热。由此可以获得有趣的效果，如：

1．通过预热使焊接过程比单独使用激光更快速。

2．通过热区域及相对缓慢的焊缝冷却过程，可以明显降低组件中的应力。在多数情况下，可以取消随后的退火工艺。

总之，混合焊接工艺可以通过使用LPKF TwinWeld 3D系列激光设备来实现。该工艺只要求进行简单的组件安装，无需使用附加的高级部件：焊头内的气浮轴承加压滚轮直接在焊缝旁带来了必须的焊缝压力。对相对简单的部件安装而言，由于需要的压力较低，因而可以确保焊接过程更加安全。

一般，对大型部件在热区域里的激光焊接结果具备较高的品质，包括在可见区域内的高质量焊缝。使用 TwinWeld3D系统生产的典型案例就是焊接高要求的汽车尾灯（如图2所示）：配备了旋转台的焊接系统可以以交替方式对左右尾灯进行成对焊接，由软件控制的激光工艺确保了该焊接方式的完美实现。