2008年 第14期 焊接与切割
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热加工 原名《机械工人》
热点技术
Technology Highlights图 1 TRUMPF公司8kW功率输出圆盘激光器TruDisk 6002 集成了压缩机冷却器与最大六路光纤输出
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。T R U M P F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8k W。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，T R U M P F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
应用于 车门的
激光扫描焊接技术
奥迪 A4
通快集团
（德 国schramberg ） Kurt Mann Rüdiger Brockmann 蒋亚宝译
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汽车焊接技术专辑
图2 TRUMPF PFO 33（可编程调焦光学系统）——第一款 广泛应用于车身零部件焊接的机器人引导光学扫描系统
R diger brockmann博士 克姆尼茨工业大学博士，
曾在德国明斯特大学学习激光 应 用 技 术 ， 克 姆 尼 茨 工 业 大 学学习工程技术。2002～2006 年，在德国大众公司从事激光 加工研究工作。
到 T R U M P F 集 团 （ 德 国 schramberg）后，负责大于1kW固 体激光器产品的管理。
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T R U M P F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T R U M P F公司制造的4k W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4k W的激 光输出。奥迪依靠激光网络(T L N)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。
Kurt Mann博士
德国凯泽斯劳滕大学物理 学博士，1987～1990年任柏林固 体激光研究所主管经理。从1990 年起担任T R U M P F集团产品经理
（德国schramberg），负责CO2和固 体激光器的国际销售。
