隨著節(jié)能減排以及提升駕駛體驗(yàn)的呼聲不斷提高，汽車制造領(lǐng)域已經(jīng)悄然掀起了一股“輕量化潮流”。減輕汽車重量，不僅可以降低油耗（據(jù)悉汽車每減輕10%的重量，油耗將降低6%-7%）、減少二氧化碳排放，而且還可以改善加速性能、縮短制動(dòng)距離、最終提升駕駛體驗(yàn)。因此，汽車輕量化已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外汽車制造商追求的一個(gè)新目標(biāo)。
實(shí)現(xiàn)汽車輕量化，最有效的方式就是使用輕質(zhì)材料。當(dāng)然，優(yōu)化汽車結(jié)構(gòu)，采用先進(jìn)的板材拼接技術(shù)等，也將有助于汽車實(shí)現(xiàn)輕量化。
相比于傳統(tǒng)的鋼材，目前可用的汽車輕質(zhì)化材料有鋁合金、碳纖維、鎂合金、鈦合金、塑料等，其中以鋁合金和碳纖維最受汽車廠商青睞，如奧迪、雷諾、寶馬、布加迪的一些高檔車中都有采用。
碳纖維是用一種“含碳量很高的超細(xì)毛線按照一定的規(guī)律編織而成的材料”，質(zhì)量輕且強(qiáng)度高，又耐高溫，可用于從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)到制動(dòng)系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)以及車體和附件等諸多方面。
碳纖維的強(qiáng)度比鋼材還大，難于加工。使用激光加工碳纖維的關(guān)鍵點(diǎn)是：在加工質(zhì)量和加工速度之間權(quán)衡——既能實(shí)現(xiàn)快速加工，又能保證較小的熱影響區(qū)。可以選擇高功率紅外激光和超快激光均可加工碳纖維，但是紅外激光加工的熱影響區(qū)大，而超快激光加工的速度慢，相比之下，高功率紫外激光則能在這兩大指標(biāo)之間達(dá)到不錯(cuò)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的碳纖維，熱影響區(qū)小于15μm。通快公司的TruDisk、TruFlow、TruMark等產(chǎn)品也在碳纖維的切割、打孔和打標(biāo)方面有著出色的表現(xiàn)。當(dāng)然，具體選用哪種加工光源，還要看具體的加工要求。
激光可對(duì)碳纖維材料進(jìn)行切割、打孔、刻痕、打標(biāo)，還可用于修邊、清洗，以及成型部分的嫁接、消融等。
據(jù)悉，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在研究一種碳纖維激光表面處理工藝，在碳纖維層粘合之前先對(duì)其表面進(jìn)行激光處理，這將有助于碳纖維層的粘合，最終以更環(huán)保、更低成本的方式生產(chǎn)出更高質(zhì)量的碳纖維材料。
鋁合金是目前汽車中使用最多的一種輕質(zhì)材料。它質(zhì)量輕、耐蝕性好、易于加工，將越來(lái)越多地代替鋼材，鋁合金的使用將遍布車架、車門、氣缸體、汽缸蓋、引擎蓋等越來(lái)越多的部分。
激光加工鋁合金的最大挑戰(zhàn)性在于鋁合金對(duì)光的反射性和其熱傳導(dǎo)性。鑒于此，可以先對(duì)鋁合金表面進(jìn)行處理，盡量使用高功率密度在極短的時(shí)間內(nèi)完成，減少反射和熱傳導(dǎo)問(wèn)題。在鋁合金焊接方面，通常選用連續(xù)激光模式焊接，大族激光有專門針對(duì)鋁合金焊接的連續(xù)激光解決方案。此外，通快公司的TruDisk激光器聯(lián)合其IPFO智能振鏡與焊縫追蹤傳感器，實(shí)現(xiàn)了鋁合金的搭接、角接、填絲焊接等多種形式的焊接。
另外，各種工程塑料材質(zhì)在汽車中的應(yīng)用也越拉越多，從儀表盤、座椅、車門內(nèi)飾到后視鏡、擋泥板等配件，使用的都是塑料材質(zhì)。在塑料材料的加工過(guò)程中，同樣可以使用激光技術(shù)，如切割和焊接。
除了使用以上幾種輕質(zhì)材料實(shí)現(xiàn)汽車輕量化以外，還可以在加工方式優(yōu)化方面為汽車減重提供一定的幫助。比如，板材的激光拼焊，能減少板材的搭接部分，進(jìn)而減輕一定的重量。另外，最近兩年電動(dòng)汽車的市場(chǎng)發(fā)展也很快，我們經(jīng)常會(huì)看到小區(qū)的停車位旁不斷有充電樁“悄然立起”，輕質(zhì)化發(fā)展將更多地采用鋰離子電池，而在鋰電池的生產(chǎn)中，有大量焊接工藝都是用激光實(shí)現(xiàn)的。
汽車走向輕量化已經(jīng)是大勢(shì)所趨，盡管這個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程不可能一撮而就，但是來(lái)自能源、環(huán)境方面的迫切壓力，以及消費(fèi)者對(duì)安全和更好的駕駛體驗(yàn)的追求，正在促使人們開(kāi)發(fā)新的方式實(shí)現(xiàn)汽車輕量化；激光作為現(xiàn)代制造業(yè)中的一種先進(jìn)加工技術(shù)，基本上已經(jīng)成為汽車制造行業(yè)的標(biāo)配工具，加工需求的不斷涌現(xiàn)，必將促使激光技術(shù)領(lǐng)域的不斷探索和突破。激光，將成為汽車輕量化之路上的得力助手。
了解激光加工技術(shù)在汽車輕量化及更多領(lǐng)域的最新應(yīng)用，敬請(qǐng)關(guān)注2017華南激光展，屆時(shí)大族激光、通快、華工激光等海內(nèi)外公司都將展示其先進(jìn)的激光加工技術(shù)。
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