机器人激光焊.docx

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机器人激光焊

图1 激光钎焊焊缝外观

激光焊接因具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、高精度及适应性强等优点，受到各汽车厂家的高度重视。

长安福特马自达从建厂初期就引进了福特成熟的激光焊接技术，极大地提高了车身的焊接质量。

激光焊是利用高能量密度的激光作为热源的一种高效、精密的焊接方法。

随着航空航天、汽车、微电子等行业的迅猛发展，产品零件结构形状越来越复杂，人们对产品加工精度和表面完整性，以及生产效率、工作环境的要求越来越高，传统的焊接方法难以满足要求，以激光为代表的高能焊接方法得到广泛应用。

激光焊接因具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、高精度及适应性强等优点，受到各汽车厂家的高度重视。

福特工厂在20世纪80年代已广泛应用了该项技术，长安福特马自达从建厂初期就引进了福特成熟的激光焊接技术，极大地提高了车身的焊接质量。

激光焊的原理及特点

激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面，通过激光与金属的相互作用，金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。

按激光器输出能量方式的不同，激光焊可分为脉冲激光焊和连续激光焊（包括高频脉冲连续激光焊）；按激光聚焦后光斑上功率密度的不同，激光焊可分为传热焊和深熔焊；在激光深熔焊中又分为对接焊（钎焊）和搭接焊，前者需要填钎料，外观美观。

激光焊的优势主要包括：

激光焦点光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔点、高强度的合金材料；激光焊是无接触加工，没有工具损耗和工具调换等问题；激光能量和移动速度可调，可实现多种焊接加工；自动化程度高，可以用计算机进行控制，焊接速度快、功效高，可方便地进行任何复杂形状的焊接；热影响区和材料变形小，无需后续工序处理；激光可通过玻璃，焊接处于真空容器内的工件及处于复杂结构内部位置的工件；易于导向、聚焦，实现各方向变换；激光焊接与电子束加工相比较，不需要严格的真空设备系统，操作方便；生产效率高，加工质量稳定可靠，经济和社会效益好。

图2 激光焊接质量控制

激光焊接设备   

激光焊接设备主要由激光器（固体、气体、半导体）、导光系统、控制系统、工件装夹及运动系统等主要部件和光学元件的冷却系统、光学系统的保护装置、过程与质量的监控系统、工件上下料装置及安全装置等外围设备组成。

1.激光器

用于激光焊接的激光器主要有CO2气体激光器和YAG固体激光器两种。

CO2气体激光器功率大，是目前深熔焊主要采用的激光器，但从实际应用出发，在汽车领域，YAG固体激光器的应用更广。

随着科学技术的迅猛发展，半导体激光器的应用愈加广泛，由于其具有占地面积小、功率大、冷却系统小、光可传导、备件更换频率和费用低等优点深受用户青睐，长安福特马自达工厂所使用的固体激光器和半导体激光器的技术参数比较如表所示。

2.光导和聚焦系统

光导聚焦系统实现激光的传送、方向和焦点控制。

光学镜片的状态对焊接质量有着非常重要的影响，因此要对光学镜片进行定期维护。

3.焊接机器人

焊接机器人作为运动及控制系统，可精确控制激光焊接轨迹，并携带自动跟踪系统，保证焊接质量稳定、可靠。

激光焊的应用

长安福特马自达工厂采用激光焊接技术主要对车身顶盖与侧围的接合处进行焊接，并对车身的部分零件进行切割。

采用激光焊后，可达到两块板材之间的分子结合，且板材变形极小，几乎没有连接间隙，从而将车身强度提升30%。

此外，因激光焊形成的是连续焊缝，经过打磨器打磨后表面非常光滑、顺畅，在外观上比普通点焊更美观（如图1所示）。

固体激光器和半导体激光器的技术参数对比

1.对接焊（钎焊）

在蒙迪欧致胜车型焊接中，我们采用了激光钎焊技术。

以激光作为热源，以铜丝作为钎料，以机器人作为运动控制系统进行高效、洁净的焊接。

激光钎焊系统的组成部分及功能主要包括：

（1）机器人（德国KUKA）：

控制运动轨迹、姿态和激光动作。

（2）送丝机（FRONIUS）：

激光铜焊所用焊丝由该设备控制，送丝速度、送丝开始和结束时间及预热参数等由机器人程序发给送丝机进行控制。

（3）激光器（德国LASERLINE）：

提供焊接所需的能量，最大输出激光功率为4kW，使用2700W的能量进行焊接，双通道输出。

（4）冷却器（德国RIEDEL）：

对激光源冷却水进行降温，采用热交换器，其内部用的是“自来水”，激光源用的是蒸馏水，其热量通过车间循环水带走。

（5）聚焦系统（德国HIGHYAG）：

对光聚焦，含有防撞、机械定位等功能。

（6）焊接工件：

激光铜焊采用对接焊，在中间补材料。

（7）测试夹具：

当有焊接质量问题时，需在此夹具上焊接试件，调整到最佳状态。

激光钎焊采用的是对接焊，对程序调整和设备稳定性要求较高，极少的一点变动都有可能导致整车的报废。

其影响质量的因素包括：

激光头聚焦位置、机器人运行速度、送丝速度、预热电流及铜丝质量等。

常见质量问题：

漏焊、小孔、焊穿及焊丝熔化不全等。

若长度小于100mm可用等离子MIG焊补（铜）；长度大于100mm，则需采用激光补焊。

图3 总线设计

2.搭接焊

该焊接方式主要用在VOLVO车型中，以激光作为热源，以机器人作为运动控制系统，无钎料，两板材结合方式为搭接。

激光搭接焊系统的组成部分及功能包括：

（1）机器人（ABB）：

控制焊接运行速度，聚焦系统姿态、焊接参数等。

（2）聚焦跟踪系统（瑞典PERMANOVA）：

控制焊缝检测、轨迹引导和安全防护等。

（3）聚焦系统（瑞典PERMANOVA）：

调整光束，聚焦，与软件配合使用。

（4）工件：

采用搭接焊。

（5）激光器（TRUMPF）：

提供焊接所需的能量。

（6）车身定位控制设备：

对车身进行固定，由机器人用光电开关重新建立工件坐标系。

该焊接方式稳定性较高，工艺没有激光钎焊复杂，外观美观。

3.激光焊接质量控制

为了保证每一台车的激光焊接质量都合格，长安福特马自达工厂拥有一套完善的质量检测控制体系。

激光焊接质量控制主要由外观检查、晶相分析和拉力试验三大部分组成，各部分都有相应的检测指标及技术规格要求。

车体从激光焊工位传出后，由现场操作者对激光焊焊缝外观进行检查，如焊接不良则进行返修或报废。

同时，每月抽检一个车进行破坏试验，并对激光焊焊缝进行晶相分析和拉力试验（如图2所示）。

激光焊常见的应用问题

1.气孔、漏焊、焊穿

出现该问题的主要影响因素有：

焊接压力（搭接焊）、保护气、焊接轨迹、聚焦位置及送丝系统（对接焊）。

激光钎焊工艺较复杂，对技术要求较高，其发光、送丝和通电流的时间差要达到较好的配合，才能有效保证焊接质量的稳定。

在顶盖与侧围结合的始端和末端处，如果出现无丝、丝过多和烧穿等问题，可调节程序中光、丝和电流的时间差来解决。

2.中途停焊

目前，该问题在国内外汽车激光焊接的应用上普遍存在。

总的来说，其影响因素主要分为软件和硬件两个方面。

硬件方面主要包括：

激光源、聚焦系统、光纤、冷却器、送丝机及机器人。

软件方面主要包括：

机器人程序、PLC程序、安全PLC程序、电压稳定性、激光程序、聚焦系统程序及轨迹跟踪引导程序。

其中，PLC程序和电压稳定性对该故障影响较多，由于目前能源较紧张，且部分工厂在建厂初期未能将大功率设备与精密设备（控制系统）的电源线路有效分开，造成工厂内部电压波动较大，激光焊接设备不能正常工作，故障频率高。

在编辑PLC程序时，因考虑了过多且部分不必要的互锁，造成外部条件出现极小变化，激光和机器人便停止工作。

3.激光失控（安全）

在设计激光焊接设备总线连接时，要充分考虑到安全性，如果总线出现故障，机器人如何实现对激光的控制，停止激光？

从图3可以看出，在PROFIBUS总线中，激光源作为机器人的子站，而机器人又作为PLC的子站。

在SAFETYBUS总线中，机器人和激光源都作为安全PLC的子站。

但该设计图有一个问题，由于激光源与机器人之间无总线看门狗，一旦机器人的总线出现一个闪断，机器人就会因诊断到自身总线错误停止运动，但激光无法得到机器人发给的停止信号，便会出现机器人停、激光不停的危险状态。

为了避免此问题发生，可以采用如图3上绿线部分的措施，即通过机器人将信号传给PLC，再由PLC传给安全PLC，最后由安全PLC来停止激光；也可将激光源作为PLC的子站，直接由PLC来进行控制。

结语

激光焊接技术经过几十年的快速发展，已深入到包括汽车行业在内的多个领域。

高效、快捷、自动一体化，使激光焊接技术占据了极大优势，但同时也暴露出一些问题，稳定性和成本方面与普通电阻焊相比，还有待提高。

激光焊接技术在长安福特马自达工厂的应用，不仅提高了车体质量，使汽车品质更具竞争力，而且培养和锻炼了一批激光技术应用人才，为以后车型的激光焊接技术应用储备了能量。

国际知名激光加工设备生产厂商—深圳市大族激光科技股份有限公司（以下简称为大族激光）在激光器的可移动性、体积大小等方面下功夫，用光纤传输激光，使激光器适合汽车生产线的需要。

大族激光研制的光纤传输激光焊接机利用光纤耦合聚焦，激光头和机械之间通过光纤柔性连接，激光头可以远离焊接机，实现了主机和加工之间的软连接，使机器能够更好地配合各种生产线，易于实现自动化。

激光器性能稳定可靠、寿命长、占地面积小、使用维护方便，特别适用于激光加工车间和自动化生产线。

本文结合工作实际介绍了激光焊接的工艺特点、系统构成、技术运用以及激光焊接在汽车车身制造方面的应用、发展现状、方向等，特别介绍了业内的一些解决方案提供者。

焊接是指一种将材料永久连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。

几乎所有的产品在生产制造中都不同程度地应用了焊接技术。

焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。

进入21世纪，中国已逐渐成为世界上最大的焊接钢结构制造国。

车身激光焊接的概念

在汽车制造工艺里，焊接同样是汽车装配流水线上一道不可缺少的工序。

通常来讲，车身焊接主要有电阻电焊、缝焊、二氧化碳焊等方式。

近年来，世界上出现了激光焊接技术并且发展得很快，我国的大众车系最先采用了激光焊接这种先进的制造工艺。

激光焊接是指将具有高能量密度的、被聚焦到微小点上的激光光束配合使用非活性气体，不氧化熔融部分而进行焊接的加工方法。

与传统的点焊工艺不同，激光焊接可以达到两块钢板之间的分子结合，通俗而言就是焊接后的钢板硬度相当于一整块钢板，从而将车身强度提升30%，车身的结合精度也大大提升。

当车辆发生碰撞时，采用激光焊的车身安全系数也更高。

另外，车辆在道路上行进时，来自地面的颠簸会转换成每分钟上千次的扭曲运动，考验车身的质量，如果车身结合强度不够，轻则车内异响频频、噪音大，严重的可能导致安装在车辆上的零部件如变速箱、前后桥的损坏或者车身断裂。

事实上，无论多好的路况，我们的座驾都在不断进行高强度扭曲运动，而且随着速度提升、路程增加，这种考验会越来越严峻，并直接关乎驾乘者的安全。

激光焊接的实际使用意义同样体现在这一点上。

激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深度/宽度比高，因此焊接质量比传统焊接方法高。

如果激光焦点靠近工件，工件就会在几毫秒内熔化和蒸发。

但是，如何保证激光焊接的质量，也就是激光焊接过程的监测与质量控制是激光利用领域的重要内容，这包括利用电感、电容、声波、光电等各种传感器，通过电子计算机处理，针对不同焊接对象和要求，实现诸如焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等项目，通过反馈控制调节焊接工艺参数，从而实现自动化激光焊接。

所以说，激光焊接是一门技术性非常强的先进制造工艺。

一般要根据金属的光学性质（如反射和吸收）和热学性质（如熔点、热传导率、热扩散率、熔化潜热等）来决定所使用的激光的功率密度和脉宽等，对普通金属来说，光强吸收系数大约在105～109W/cm2数量级。

如果激光的功率密度为105～109W/cm2，则在金属表面的穿透深度为微米数量级。

为避免焊接时产生金属飞溅或陷坑，要控制激光功率密度，使金属表面温度维持在沸点附近。

对一般金属，激光功率密度常取105～106W/cm2左右。

图1车身激光焊接作业现场

激光焊技术在汽车行业中的运用

汽车工业中，激光技术主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。

其中激光拼焊是在车身设计制造中根据车身不同的设计和性能要求，选择不同规格的钢板，通过激光截剪和拼装技术完成车身某一部位的制造。

经过十余年的发展，激光焊接从最开始仅用于车顶连接，到现在已经遍布白车身的各个部分。

1、激光焊的优点

激光拼焊具有减少零件和模具数量、减少点焊数目、优化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺寸精度等好处。

而激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧面车身的焊接，传统焊接方法的电阻点焊已经逐渐被激光焊接所代替。

采用激光焊接技术，工件连接之间的接合面宽度可以减少，既降低了板材使用量也提高了车体的刚度，目前已经被世界上部分生产高档轿车的大汽车制造商和领先的配件供应商所采用。

2、激光焊接的工艺特点

按焊接熔池形成的机理区分，激光焊接有两种基本模式：

热导焊和深熔焊，前者所用激光功率密度较低（105～106W/cm2），工件吸收激光后，仅达到表面熔化，然后依靠热传导向工件内部传递热量形成熔池。

这种焊接模式熔深浅、深宽比较小。

后者激光功率密度高（106～107W/cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至气化，熔化的金属在蒸汽压力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不断延伸，直至小孔内的蒸气压力与液体金属的表面张力和重力平衡为止。

小孔随着激光束沿焊接方向移动时，小孔前方熔化的金属绕过小孔流向后方，凝固后形成焊缝。

这种焊接模式熔深大，深宽比也大。

在汽车制造领域，一般选用深熔焊。

深熔焊过程中产生的金属蒸气和保护气体，在激光作用下会发生电离，从而在小孔内部和上方形成等离子体。

等离子体对激光有吸收、折射和散射作用，因此一般来说熔池上方的等离子体会削弱到达工件的激光能量，并影响光束的聚焦效果、对焊接不利。

通常可辅加侧吹非活性气体，如氦气、氩气等驱除或削弱等离子体。

小孔的形成和等离子体效应，使焊接过程中伴随着具有特征的声、光和电荷产生，研究它们与焊接规范及焊缝质量之间的关系和利用这些特征信号对激光焊接过程及质量进行监控，具有十分重要的理论意义和实用价值。

由于经聚焦后的激光束光斑小（0.1～0.3mm），功率密度高，比电弧焊（5×102～104W/cm2）高几个数量级，因而激光焊接具有传统焊接方法无法比拟的显著优点：

加热范围小，焊缝和热影响区窄，接头性能优良；残余应力和焊接变形小，可以实现高精度焊接；可对高熔点、高热导率，热敏感材料及非金属进行焊接；焊接速度快，生产率高；具有高度柔性，易于与机器人配合实现自动化。

激光焊与电子束焊有许多相似之处，但它不需要真空室，不产生X射线，更适合生产中推广应用。

因此，激光焊接实际上已取得了电子束焊接20年前的地位，成为高能束焊接技术发展的主流。

3、激光焊接设备

激光焊接设备主要由激光焊接室、激光发生器（包括冷却系统）、导光系统、焊接机和控制系统组成。

（1）激光焊接室

应用于车身焊接的激光功率较大，在工作中不可避免地会产生散射、折射等现象，甚至发生设备故障，这些对人体有危害。

所以一般工厂都会在激光焊接的工位搭建一个封闭的焊接室，防护等级必须达到美国FDA激光安全标准Class4级，避免激光泄露对人体造成伤害。

当激光光束在工作时，焊接室内不允许有人。

（2）激光发生器

用于激光焊接的激光器主要有CO2气体激光器和YAG固体激光发生器两种，两者优缺点比较如表1所示。

激光发生器最重要的性能是输出功率和光束质量。

从这两方面考虑，CO2激光器具有比YAG激光器更大的优势，是目前深熔焊接主要采用的激光器。

CO2激光器在生产上的应用大多数还处在1.5～6kW范围，但现在世界上最大的CO2激光器已达50kW。

而YAG激光器在过去相当长一段时间内提高功率有困难，一般功率小于1kW，可用于薄小零件的微联接。

不过，近几年来，国外在研制和生产大功率YAG激光器方面已取得了突破性的进展，最大功率已达5kW，并已投入市场。

由于其波长短，仅为CO2激光的1/10，有利于金属表面吸收，可以用光纤传输，使导光系统大为简化。

可以预料，大功率YAG激光焊接技术在今后一段时间内将获得迅速发展，成为CO2激光焊接强有力的竞争对手。

（3）导光和聚焦系统

导光聚焦系统由圆偏振镜、扩束镜、反射镜或光纤、聚焦镜等组成，实现改变光束偏振状态、方向，传输光束和聚焦的功能，这些光学零件的状况对激光焊接质量有极其重要的影响。

在大功率激光作用下，光学部件，尤其是透镜性能会劣化，使透过率下降；产生热透镜效应（透镜受热膨胀焦距缩短）；表面污染也会增加传输损耗。

所以光学部件的质量，维护和工作状态监测对保证焊接质量至关重要。

（4）激光焊接机

它的作用是实现光束与工件之间的相对运动，完成激光焊接，分焊接专机和通用焊接机两种。

后者常采用数控系统，有直角坐标二维、三维焊接机或关节型激光焊接机器人。

表 CO2激光器和YAG激光器比较

改善和发展激光焊接的新技术

随着时代的进步，激光焊接的技术也在不断发展中，以下几项技术有助扩展激光焊接的应用范围及提高激光焊接自动控制水平。

1、填充焊丝激光焊

激光焊接一般不填充焊丝，但对焊件装配间隙要求很高，实际生产中有时很难保证，限制了其应用范围。

采用填丝激光焊，可大大降低对装配间隙的要求。

例如板厚2mm的铝合金板，如不采用填充焊丝，板材间隙必须为零才能获得良好的成形，如采用φ1.6mm的焊丝做为填充金属，即使间隙增至1.0mm，也可保证焊缝良好的成形。

此外，填充焊丝还可以调整化学成分或进行厚板多层焊。

2、光束旋转激光焊

使激光束旋转进行焊接的方法，也可大大降低焊件装配以及光束对中的要求。

例如在2mm厚高强合金钢板对接时，允许对缝装配间隙从0.14mm增大到0.25mm；而对4mm厚的板，则从0.23mm增大到0.30mm。

光束中心与焊缝中心的对准允许误差从0.25mm增加至0.5mm。

3．激光焊接质量在线检测与控制

利用等离子体的光、声、电荷信号对激光焊接过程进行检测，近年来已成为国内外研究的热点，少数研究成果已达到了闭环控制的程度。

图1是激光焊接质量检测和控制系统的实例。

该系统所用传感器及其功能简单介绍如下：

 （l）等离子体监测传感器

□等离子体光学传感器（PS）：

它的作用是采集等离子体的特征光——紫外光信。

□等离子体电荷传感器（PCS）：

利用喷嘴做探针检测，由于等离子体带电粒子（正离子、电子）的不均匀扩散而在喷嘴和工件之间形成的电位差。

（2）系统功能

□识别激光焊接过程属于何种方式。

稳定深熔焊过程，等离子体、PS、PCS信号均很强；稳定热导焊过程，不产生等离子体，PS、PCS信号几乎等于零；模式不稳定焊过程，等离子体间断性地产生和消失，相应地PS、PCS信号间断性地上升和下降。

□诊断传输到焊接区的激光功率是否正常。

当其他参数一定时，PS和PCS信号的强弱与入射到焊接区的功率大小有对应关系。

因此，监视PS和PCS信号就可以知道导光系统是否正常，焊接区的功率是否发生了波动。

□喷嘴高度自动跟踪。

PCS信号随喷嘴—工件距离的增加而减小。

利用这一规律进行闭环控制可以保证喷嘴工作距离不变，实现高度方向的自动跟踪。

□焦点位置自动寻优和闭环控制。

在深熔焊范围内，光束焦点位置发生波动时，PS接收到的等离子体光信号亦随之变化，以最佳焦点位置处（此对小孔最深）PS信号最小。

依据所发现的这个规律，可以实现焦点位置自动寻优与闭环控制，使焦点位置波动小于0.2mm，熔深波动小于0.05mm。

图2正在进行激光焊接的车身板件

部分激光焊接方案提供商介绍

1、Trumpf通快华嘉有限公司——激光切割与焊接

德国通快华嘉有限公司的激光技术在欧美大型汽车厂得到了广泛的应用，并取得显著的成效

2、GSI集团——固体脉冲激光器

GSI集团是具有近40年历史的专业激光设备制造商，为全球汽车、航空航天、医疗、半导体和电子行业提供激光器产品。

3、德国罗芬激光技术（上海）有限公司——激光焊接系统

德国Rofin集团生产的RofinRWS远程焊接系统、扫描焊接系统等被广泛应用于汽车、钢铁领域。

通过离线编程及轨迹生成系统，振镜和机器人同步工作，实现高速无时滞焊接。

4、米亚基公司——激光焊接机

该公司在小型功率（600W以下）的激光焊接机拥有非常广阔的市场，比如一体式YAG激光焊接机系列等。

图3激光焊接质量检测和控制系统

激光焊接在汽车制造业的发展现状

目前，德国大众汽车公司在AudiA6、GolfA4、Passat等品牌的车顶均采用激光焊接，宝马、通用公司在车架顶部也采用激光焊接，德国奔驰公司则采用激光焊接传动部件。

除了激光焊接，其他激光技术也得到了广泛应用：

大众、通用、奔驰、日产公司应用了激光技术切割覆盖件，菲亚特和丰田公司应用激光涂覆发动机排气阀，大众公司则对发动机凸轮轴进行激光表面硬化处理。

从目前国内的情况来看，国际品牌的国产化车型：

帕萨特、波罗、途安、奥迪、东风标致、福克斯等都已经采用激光焊接技术，其中一汽大众奥迪A6顶盖和宝来后盖采用激光焊接，速腾和途安的车身激光焊缝长度分别达到30、40m。

此外，国内自主汽车品牌的华晨、奇瑞、吉利汽车也相继在其新车型上应用激光焊接技术。

图1 由机器人带动自适应式焊接镜头

如今，激光焊接应用于汽车白车身成为一种发展趋势，采用激光焊接不仅可以降低车身重量、提高车身的装配精度，同时还能大大加强车身的强度，在用户享受舒适的同时，为其提供更高的安全保障。

20世纪80年代中期，激光焊接技术开始被应用到汽车领域。

自1993年大众汽车首次在车顶盖焊接中采用YAG激光焊接，如今激光焊接已经作为一种成熟、应用广泛的技术被越来越多的汽车生产厂家所采用。

激光焊接中高强度的激光经过特殊的光学透镜聚焦，汇聚于一点，从而产生高能量密度的光束，并作用于加工工件表面，使金属在瞬间熔化甚至蒸发，被熔化的金属在原子层面上进行重新接合，焊接后的强度等同于甚至强于一整块金属板的强度，从而达到焊接的目的。

图2  伸缩臂自身可以在垂直方向移动

工业上的激光焊接多采用发光介质为Nd:

YAG（钕钇铝石榴石）的固体激光发生器，由于其发出的激光波长为1064nm，金属（特别是铁）对它的吸收率接近40%，因而被大范围的应用。

激光焊接的种类

应用于车身的激光焊接主要分为两种方式：

一种为熔焊，不需要填充物质，激光直接作用在工件表面上进行焊接；另一种为填充焊，即通常所说的钎焊，主要应用于汽车顶盖的焊接。

根据激光束能量密度的大小，熔焊又可分为热传导焊和穿透焊。

由于激光汇聚于一点时会产生相当高的温度（与能量密度大小有关），当温度达到1490℃时钢铁就会熔化，利用此种热效应进行焊接的方式为热传导焊。

其过程为：

首先通过激光将工件表面加热到熔点，金属熔化后会形成一个半球形的熔池，熔池的半径和深度慢慢增大，当吸收的激光能量与熔池向四周扩散的热量达到平衡时，熔池便不再扩大。

沿预定轨迹移动激光光束，熔池也随之移动，熔池前方的金属不断熔化，后方的金属冷却，从而形成一条焊缝。

热传导焊的优点体现在焊缝光滑且飞溅少，速度为1～3m/min，焊缝深度与宽度比小于1。

综上特点，此焊接方式多用于平板拼焊。

图3  焊接工作站示意图

在汽车白车身上，因为焊接钢板有2～4层，厚度可达4mm，所以对焊缝的深度有更高的要求，此时热传导焊无法满足工艺的要求，我们需要另一种焊接方式——穿透焊。

穿透焊具有速度快、熔深更深的特点，它对激光能量密度的要求远高于热传导焊。

当激光作用于工件表面时，金属迅速汽化（在2590℃钢铁就会汽化为蒸汽），以蒸汽的形式扩散出熔池，并形成一个蒸汽通道，激光在通道内进行多次反射可以使金属对激光能量的吸收率增加到75%，我们称之为