激光，汽车轻量化背后的推手

激光，汽车轻量化背后的推手

随着节能减排以及提升驾驶体验的呼声不断提高，汽车制造领域已经悄然掀起了一股“轻量化潮流”。减轻汽车重量，不仅可以降低油耗（据悉汽车每减轻10%的重量，油耗将降低6%-7%）、减少二氧化碳排放，而且还可以改善加速性能、缩短制动距离、最终提升驾驶体验。因此，汽车轻量化已经成为国内外汽车制造商追求的一个新目标。

实现汽车轻量化，最有效的方式就是使用轻质材料。当然，优化汽车结构，采用先进的板材拼接技术等，也将有助于汽车实现轻量化。

相比于传统的钢材，目前可用的汽车轻质化材料有铝合金、碳纤维、镁合金、钛合金、塑料等，其中以铝合金和碳纤维最受汽车厂商青睐，如奥迪、雷诺、宝马、布加迪的一些高档车中都有采用。

碳纤维是用一种“含碳量很高的超细毛线按照一定的规律编织而成的材料”，质量轻且强度高，又耐高温，可用于从发动机系统、传动系统到制动系统、底盘系统以及车体和附件等诸多方面。

碳纤维的强度比钢材还大，难于加工。使用激光加工碳纤维的关键点是：在加工质量和加工速度之间权衡——既能实现快速加工，又能保证较小的热影响区。可以选择高功率红外激光和超快激光均可加工碳纤维，但是红外激光加工的热影响区大，而超快激光加工的速度慢，相比之下，高功率紫外激光则能在这两大指标之间达到不错的平衡，比如Spectra-Physics的高功率Quasar紫外激光器，能以70mm/s的速度切割厚度250μm的碳纤维，热影响区小于15μm。通快公司的TruDisk、TruFlow、TruMark等产品也在碳纤维的切割、打孔和打标方面有着出色的表现。当然，具体选用哪种加工光源，还要看具体的加工要求。

激光可对碳纤维材料进行切割、打孔、刻痕、打标，还可用于修边、清洗，以及成型部分的嫁接、消融等。

据悉，美国橡树岭国家实验室正在研究一种碳纤维激光表面处理工艺，在碳纤维层粘合之前先对其表面进行激光处理，这将有助于碳纤维层的粘合，最终以更环保、更低成本的方式生产出更高质量的碳纤维材料。

铝合金是目前汽车中使用最多的一种轻质材料。它质量轻、耐蚀性好、易于加工，将越来越多地代替钢材，铝合金的使用将遍布车架、车门、气缸体、汽缸盖、引擎盖等越来越多的部分。

激光加工铝合金的最大挑战性在于铝合金对光的反射性和其热传导性。鉴于此，可以先对铝合金表面进行处理，尽量使用高功率密度在极短的时间内完成，减少反射和热传导问题。在铝合金焊接方面，通常选用连续激光模式焊接，大族激光有专门针对铝合金焊接的连续激光解决方案。此外，通快公司的TruDisk激光器联合其IPFO智能振镜与焊缝追踪传感器，实现了铝合金的搭接、角接、填丝焊接等多种形式的焊接。

另外，各种工程塑料材质在汽车中的应用也越拉越多，从仪表盘、座椅、车门内饰到后视镜、挡泥板等配件，使用的都是塑料材质。在塑料材料的加工过程中，同样可以使用激光技术，如切割和焊接。

除了使用以上几种轻质材料实现汽车轻量化以外，还可以在加工方式优化方面为汽车减重提供一定的帮助。比如，板材的激光拼焊，能减少板材的搭接部分，进而减轻一定的重量。另外，最近两年电动汽车的市场发展也很快，我们经常会看到小区的停车位旁不断有充电桩“悄然立起”，轻质化发展将更多地采用锂离子电池，而在锂电池的生产中，有大量焊接工艺都是用激光实现的。

汽车走向轻量化已经是大势所趋，尽管这个实现过程不可能一撮而就，但是来自能源、环境方面的迫切压力，以及消费者对安全和更好的驾驶体验的追求，正在促使人们开发新的方式实现汽车轻量化；激光作为现代制造业中的一种先进加工技术，基本上已经成为汽车制造行业的标配工具，加工需求的不断涌现，必将促使激光技术领域的不断探索和突破。激光，将成为汽车轻量化之路上的得力助手。

了解激光加工技术在汽车轻量化及更多领域的最新应用，敬请关注2017华南激光展，届时大族激光、通快、华工激光等海内外公司都将展示其先进的激光加工技术。

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