激光焊接在白車身制造過(guò)程中的運(yùn)用

羅世杰

摘 要：激光焊接技術(shù)在國(guó)外汽車制造業(yè)已經(jīng)是應(yīng)用成熟的工藝，但在國(guó)內(nèi)汽車制造業(yè)尚屬起步階段。由于其本身的特點(diǎn)，成本高，特別是針對(duì)焊接件有高精度的要求，故國(guó)內(nèi)汽車制造業(yè)鮮有引入和使用，而導(dǎo)致目前該技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)資料少之又少。

關(guān)鍵詞：激光焊接；質(zhì)量控制；白車身制造

中圖分類號(hào)：TG45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展，激光焊接這一新技術(shù)已悄然進(jìn)入我國(guó)的汽車制造領(lǐng)域。由于消費(fèi)者對(duì)汽車外觀和品味的要求不斷提升，目前電阻點(diǎn)焊工藝在很多外露區(qū)域已經(jīng)難以滿足客戶對(duì)汽車的高品質(zhì)要求?，F(xiàn)在汽車后蓋的造型上越來(lái)越復(fù)雜，尤其是拍照板區(qū)域，往往會(huì)采用很大的凹形設(shè)計(jì)，而這種設(shè)計(jì)往往使用一副后蓋外板的模具是難以實(shí)現(xiàn)的，為了克服這一問(wèn)題，工藝上需要將后蓋板分成上下2塊來(lái)制造，將上下兩塊板拼接的過(guò)程究竟采用哪種焊接方式才能確保沒有焊點(diǎn)印記的外露呢？目前汽車外形的設(shè)計(jì)已經(jīng)越來(lái)越復(fù)雜，但設(shè)計(jì)出來(lái)的汽車需要通過(guò)哪些工藝才能制造出來(lái)呢？復(fù)雜的外觀型面需要用什么連接方式去連接呢？這些問(wèn)題，都隨著激光焊接技術(shù)的問(wèn)世而獲得了解決方案。

目前來(lái)看，國(guó)外汽車工業(yè)中，激光焊接應(yīng)較早，成功的經(jīng)驗(yàn)也比較豐富。我國(guó)尚處于起步階段，在合資企業(yè)中開始嘗試這方面的技術(shù)。

相對(duì)于傳統(tǒng)的電阻點(diǎn)焊工藝，激光焊接的優(yōu)點(diǎn)在于：

1 降低熱能需要量，縮小熱影響區(qū)金相變化范圍，熱傳導(dǎo)變形小。

2 降低厚板焊接所需的時(shí)間，有些工藝升值可省掉填料的使用。

3 不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。

4 激光束易于聚焦、對(duì)準(zhǔn)及受光學(xué)儀器所導(dǎo)引，可放置在離工件適當(dāng)之距離，且可在工件周圍的機(jī)具或障礙間再導(dǎo)引，其他焊接法則因受到上述的空間限制而無(wú)法發(fā)揮。

5 焊接件可放置在封閉的空間。

6 激光束可聚焦在很小的區(qū)域，可焊接小型且間隔相近的部件，

7 可相互接合各種異質(zhì)材料。

8 易于以自動(dòng)化進(jìn)行高速焊接。

9 焊接薄材或細(xì)徑線材時(shí)，不會(huì)像電弧焊接般易有回熔的困擾。

10 不受磁場(chǎng)所影響。

11 不需真空，亦不需做X射線防護(hù)。

激光焊接在目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用過(guò)程中，也存在比較明顯的劣勢(shì)：

1 焊縫位置需精確定位。

2 焊件需使用工裝夾具時(shí)，必須確保焊接件的位置與激光束投射的位置對(duì)準(zhǔn)。

3 最大可焊厚度受到限制滲透厚度遠(yuǎn)超過(guò)19mm的工件，生產(chǎn)線上不適合使用激光焊接。

4 鋁、銅及其合金等材料的焊接性會(huì)受激光所改變。

5 當(dāng)進(jìn)行中能量至高能量的激光束焊接時(shí)，需使用等離子控制器將熔池周圍的離子化氣體驅(qū)除，以確保焊道的再出現(xiàn)。

6 焊道快速凝固，可能有氣孔及脆化的顧慮。

7 設(shè)備昂貴。

與傳統(tǒng)的點(diǎn)焊生產(chǎn)工藝相比，點(diǎn)焊的車輛焊點(diǎn)呈現(xiàn)明顯的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，外觀明顯，對(duì)于一些需要外露的區(qū)域明顯無(wú)法適用。尤其是現(xiàn)在整個(gè)國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的不斷成熟，消費(fèi)者在購(gòu)車過(guò)程中考慮的因素也越來(lái)越多，消費(fèi)群體也越來(lái)越成熟。出于對(duì)中高檔車的需求，電阻焊在外觀方面已經(jīng)完全無(wú)法滿足客戶需求。

比如在車頂與側(cè)圍之間的焊接中，過(guò)去傳統(tǒng)的工藝為電阻點(diǎn)焊后再在該區(qū)域安裝一條車頂飾條以用于遮丑，這一方法在行業(yè)內(nèi)也是默認(rèn)并沿用至今。而現(xiàn)如今越來(lái)越多的中高檔汽車中，車頂飾條這一零件已經(jīng)取消。沒有車頂飾條、沒有前后擋玻璃的橡膠蕾絲已經(jīng)成為了中高檔車的標(biāo)志。點(diǎn)焊留出的難看且明顯的焊接痕跡已無(wú)法滿足這些要求。而激光焊接可以形成一條從車頂最前端延升至最后端的一條完美曲線，再輔以簡(jiǎn)單膠條和油漆工藝，可以形成完美的外觀，從外觀上完全可以替代車頂飾條的美觀作用。

從焊接強(qiáng)度來(lái)看，電阻點(diǎn)焊為單獨(dú)焊點(diǎn)，而激光焊縫為一條連續(xù)焊點(diǎn)，其焊接強(qiáng)度更強(qiáng)，能抵抗更大的整車撞擊能力，安全性能更好。

目前歸納的車頂激光焊接的主要質(zhì)量要求有如下幾條：

1 洞——指焊穿至少上層板；

2 氣孔——指造成的不連續(xù)空洞；

3 回熔（板材雖已熔化但未成為焊縫）——被焊板材包含超出要求長(zhǎng)度的回熔；

4 飛濺——可見表面飛濺；

5 漏焊——焊縫含有一段長(zhǎng)度的漏焊；

6 焊縫位置向車頂方向——焊縫與指定位置發(fā)生偏離；

7 大于 40mm長(zhǎng)度的零件匹配差導(dǎo)致焊接質(zhì)量和表面不合格——焊縫呈鋸齒狀。

激光焊接是一種高精度、高自動(dòng)化、高柔性的焊接工藝，要實(shí)現(xiàn)完美的焊接質(zhì)量，不僅需要先進(jìn)的設(shè)備，更需要與之匹配的工藝參數(shù)，其加工過(guò)程中的眾多參數(shù)公差范圍窄，要求非?？量?。此外，激光釬焊有著比激光熔焊更高的表面質(zhì)量要求，故其焊接質(zhì)量的控制難度更高。

目前，應(yīng)用于車身的激光焊接主要有兩種方式：一種為熔焊，不需要填充物質(zhì)，激光直接作用在工件表面上進(jìn)行焊接，主要用于難以接近的部位，實(shí)施非接觸遠(yuǎn)程焊接，如汽車四門內(nèi)板分總成、B柱內(nèi)板總成等工件的焊接；另一種為填充焊，即業(yè)界通常所說(shuō)的“釬焊”——激光發(fā)生器發(fā)出的激光束聚焦在焊絲表面上加熱，使焊絲受熱熔化（母材未熔化）潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙，與母材結(jié)合，形成焊縫，實(shí)現(xiàn)良好的連接，主要用于汽車頂蓋、行李箱蓋等工件的焊接，表面質(zhì)量要求非常高。

奇瑞公司A5車型的行李箱蓋外板就采用了激光釬焊工藝進(jìn)行焊接。奇瑞A5的行李箱蓋外板為冷軋低碳鋼板，采用卷對(duì)接接頭，焊縫長(zhǎng)約1.2m，焊絲為φ1.2mm的硅青銅焊絲。

參考文獻(xiàn)

[1]李力鈞.現(xiàn)代激光加工及其裝備[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1993.