汽車頂蓋激光焊釬焊研究

周 麗

長春建筑學(xué)院，吉林長春 130607

1 概述

激光焊接技術(shù)從上世紀(jì)80年代起，運(yùn)用于汽車車身制造領(lǐng)域中。激光焊技術(shù)的應(yīng)用是光學(xué)與金屬學(xué)的融合，在薄板焊接領(lǐng)域開辟了新的技術(shù)。激光作為焊接光源，具有能量密度較高的特點(diǎn)，并且焊接和切割速度快，它的加熱范圍較小，激光焊接的形變量小和深寬比大，焊縫較窄，激光加工的熱影響區(qū)域窄，廣泛應(yīng)用于白車身制造領(lǐng)域。近年來，激光焊接設(shè)備成本逐漸降低，進(jìn)而使白車身激光焊接技術(shù)得到了推廣，在汽車制造的各個(gè)領(lǐng)域激光焊接技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，成為汽車激光焊接領(lǐng)域的新發(fā)展方向。

2 激光釬焊工藝

激光釬焊是激光焊接技術(shù)中的一種焊接方法，由于激光能量密度大，可以作為熱源，將焊絲材料熔化，激光光速經(jīng)過聚焦后照射在焊絲表面，在機(jī)器人的牽引下，將熔化了的焊絲材料浸潤到被焊接的工業(yè)零件上，已經(jīng)被激光熔化的焊絲填充到要焊接的生產(chǎn)工件之間，使生產(chǎn)工件間得到很好的結(jié)合，完成激光焊接工藝。

在激光釬焊工藝中，整個(gè)焊接系統(tǒng)的焊接速度很快，而且焊縫比較狹窄，對(duì)外關(guān)也有很高的要求，焊接系統(tǒng)對(duì)焊接參數(shù)要求精確，同時(shí)對(duì)焊接工藝中的送絲速度較精確，對(duì)平穩(wěn)性要求也很高。

激光釬焊時(shí)釬料的選則也很重要，要求解約成本，符合設(shè)計(jì)要求，要結(jié)合目材的性能，達(dá)到激光釬焊的加熱調(diào)件。這就要求所選用的釬料要有合適的熔點(diǎn)，它的成分要均勻，穩(wěn)定性要好，并有良好的潤濕性，釬料與目材結(jié)合的牢固，具有激光熱源的性質(zhì)，符合節(jié)約成本的要求。

3 激光釬焊的優(yōu)點(diǎn)

激光焊接技術(shù)中的激光釬焊具有很多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中，進(jìn)行激光釬焊的母體材料本身并不熔化，僅僅是使選用焊接釬料熔化，這樣可以焊縫表面非常的光滑，使生產(chǎn)工件的外形更加美觀，其密封性也比較好，使工件的焊接區(qū)域得到了大大的加強(qiáng)，提升了安全性能。

1）激光釬焊具有單面加工、搭邊量小、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、非接觸式加工、焊接速度快、焊接變形小等特點(diǎn)；2）激光釬焊進(jìn)行局部加熱，不易產(chǎn)生熱損傷，熱影響區(qū)較小，加熱溫度較低，只在加工工件的焊縫表面產(chǎn)生熔化現(xiàn)象。同時(shí)具有自然浸潤的特點(diǎn)，加工過程中釬料無飛濺的特點(diǎn)，加工工件間的焊縫的質(zhì)量非常高，操作過程中不需要經(jīng)常更換焊炬和噴嘴，節(jié)約加工成本；3）進(jìn)行拼焊。對(duì)于造型復(fù)雜的汽車頂蓋，在加工生產(chǎn)中要將汽車頂蓋拆開，分成兩部分，然后利用激光釬焊技術(shù)將分開的兩部分進(jìn)行拼接熔焊，使之成為一個(gè)完整的工件；4）激光作為熱源，激光能量密度大，對(duì)于熱輸入可以精確控制和調(diào)節(jié)，縮短冷卻和加熱的時(shí)間，提高激光釬焊的焊接速度，在現(xiàn)代化生產(chǎn)中更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接。

4 激光釬焊的局限性

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，在激光焊接過程中，工件間的焊縫質(zhì)量缺陷依然會(huì)出現(xiàn)。它受到很多因素的影響，例如操作空間狹小，設(shè)備陳舊老化，焊接過程軌跡設(shè)計(jì)不合理等。

1）激光釬焊中容易出現(xiàn)氣孔，例如母材表面不夠清潔，鏡片的損耗度大，釬焊絲與激光束交點(diǎn)相對(duì)位置發(fā)生改變等，焊縫表面都會(huì)出現(xiàn)不同狀態(tài)的氣孔；2）焊接過程中出現(xiàn)熔焊型焊縫，它要受到送絲機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，受到送絲過程中釬焊絲剩余多少的影響；3）容易出現(xiàn)焊縫單邊焊，在進(jìn)行工件間的焊接前，激光束與導(dǎo)嘴處焊絲的相對(duì)位置發(fā)生偏移，最終只能導(dǎo)焊絲與板件單邊接觸，不能在生產(chǎn)工件的焊縫間隙內(nèi)潤濕和鋪展；4）焊縫開始或者尾端，釬料沒有填滿焊縫，或者釬料伸出焊縫表面；5）被焊接的板件被激光燒穿，受到機(jī)器人故障的影響，冷卻水溫度的影響；6）容易出現(xiàn)激光熔焊與激光釬焊共存的現(xiàn)象，受送絲機(jī)構(gòu)中釬焊絲剩余量多少的影響，受到送絲機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。

5 新寶來汽車頂蓋激光釬焊問題研究

1）激光釬焊運(yùn)行參數(shù)：焊點(diǎn)光束直徑是焊絲直徑的2倍。當(dāng)焊絲直徑＞=1.6mm時(shí)，機(jī)器人速度＞送絲速度10%。當(dāng)焊絲直徑＜1.6mm時(shí)，機(jī)器人速度＜送絲速度10%。選用的運(yùn)行參數(shù)為：機(jī)器人速度=39mm/s，焊絲直徑=1.6mm，焊絲速度=2.4mm/s，熱絲電流=167A，激光功率=2500W焊接角度=15度，焊點(diǎn)光束直徑=3.2mm；2）新寶來頂蓋激光釬焊中出現(xiàn)的問題。由于新寶來頂蓋與側(cè)圍之間的間隙過寬(在18mm左右)，在這個(gè)間隙涂上PVC膠，進(jìn)行噴漆，經(jīng)過路試后漆面會(huì)產(chǎn)生裂紋。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，需對(duì)此質(zhì)量缺陷進(jìn)行改進(jìn)，盡快彌補(bǔ)，避免其對(duì)生產(chǎn)銷售產(chǎn)生影響；3）解決措施。將原來的汽車頂蓋加寬，使汽車頂蓋和側(cè)圍的間隙由原來的18mm左右減少到9mm，間隙減小后，漆面會(huì)產(chǎn)生裂紋的的概率大大降低。但是前提激光焊釬焊焊縫必須進(jìn)行改進(jìn)。經(jīng)過分析，新寶來頂蓋激光焊釬焊改進(jìn)必須要有輔助夾具壓輪的幫助，再通過對(duì)鏡頭角度，機(jī)器人軌跡，壓輪支架結(jié)構(gòu)以及對(duì)位置重新設(shè)定，重新設(shè)計(jì)壓輪、鏡頭的角度，修改機(jī)器人的軌跡、鏡頭參數(shù)、送絲速度。

6 結(jié)論

激光釬焊焊縫外觀質(zhì)量良好，焊縫均勻、平整光滑，外形美觀，激光焊接不僅有著焊接效率高，外成形美觀，熱影響區(qū)域小及精度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，更重要的是它大大增強(qiáng)了車身焊接強(qiáng)度。提高了汽車的安全品質(zhì)。

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