汽車白車身激光焊接質(zhì)量及影響因素分析

劉戰(zhàn)楠 宋勝溥 劉永均

摘要：隨著目前科技的高速發(fā)展，汽車的焊接工藝也在不斷的發(fā)展，激光焊接在汽車的焊接工藝有著不可或缺的地位，激光焊接是一種高質(zhì)量低成本的技術(shù)手段，雖然激光焊接技術(shù)在國(guó)內(nèi)取得了一定的發(fā)展，但是還是存在著一些問(wèn)題，所以，本文就汽車白車身的激光焊接的質(zhì)量與影響因素進(jìn)行討論與分析，力求促進(jìn)我國(guó)的激光焊接提供一些參考。

關(guān)鍵詞：汽車;激光焊接;質(zhì)量

汽車是我國(guó)重要的產(chǎn)業(yè)支柱之一，對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的影響，汽車工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)主要體現(xiàn)在汽車質(zhì)量方面的競(jìng)爭(zhēng)，在汽車的焊接工藝，直接會(huì)影響到車聲的外觀質(zhì)量與裝配的難易程度，所以汽車車身的焊裝工程對(duì)汽車的制造工藝有著重大的影響，目前激光焊接的技術(shù)已經(jīng)成為汽車工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，將激光焊接技術(shù)應(yīng)用到汽車白車身上有利于提高汽車行業(yè)資深的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1激光焊接應(yīng)用

激光焊接包括激光釬焊與激光熔焊還有激光切割，激光釬焊又包括汽車的頂蓋、后蓋與側(cè)圍，激光熔焊包括四門(mén)與側(cè)圍，激光切割包括頂蓋與側(cè)圍。相比傳統(tǒng)的焊接，激光焊接的焊接強(qiáng)度高，比傳統(tǒng)工藝的點(diǎn)焊，可以提高30%的焊接強(qiáng)度，焊接速度快焊接速度達(dá)85mm/s，這是其他焊接工藝所無(wú)法比擬的零件變形小極短的時(shí)間內(nèi)完成熔化過(guò)程并冷卻，對(duì)鋼板的形變改變極小焊縫美觀，激光釬焊只需打磨便可獲得好的外觀，不需加任何裝飾條。車身是汽車非常重要的零部件，會(huì)影響到車的整體性能，也會(huì)影響到汽車的個(gè)性化設(shè)計(jì)效果，車身是由白車身與其他相關(guān)附件構(gòu)成的，白車身是已經(jīng)焊接完成但是還沒(méi)有進(jìn)行噴漆的車身，白車身由各種零部件焊接而成，車門(mén)與前板制件都屬于白車身。焊接是汽車生產(chǎn)過(guò)程中比較重要的一個(gè)工藝，汽車的焊接質(zhì)量與對(duì)汽車的整體造型、汽車的承載能力與汽車的使用年限等都有著密切的關(guān)系，所以采用先進(jìn)的焊接工藝可以提高汽車焊接的質(zhì)量。汽車的焊接過(guò)程需要用到焊接夾具，但不是所有的焊接夾具都符合要求，所以要選擇多點(diǎn)定位的加緊功能的夾具，才能確保車身焊接的貼合性。由于部分汽車車身的使用的板件與桿件都比較薄，剛性也不好，所以，焊接如果處理不好，則會(huì)影響到車身的質(zhì)量。

2激光釬焊設(shè)備組成和工作原理

激光釬焊設(shè)備組成包括激光發(fā)生系統(tǒng)、激光鏡頭系統(tǒng)、送絲系統(tǒng)與機(jī)器人控制系統(tǒng)，而激光釬焊的工作原理包括在進(jìn)行激光照射時(shí)，鋼板溫度上升會(huì)大于銅焊絲的溫度，并且通過(guò)熱傳導(dǎo)銅焊絲升至液化溫度點(diǎn)，出現(xiàn)激光移出，液態(tài)Cu凝固就會(huì)將鋼板連接在一起。

激光焊接的技術(shù)與各種因素有關(guān)，其中金屬材料對(duì)激光吸收的影響，由于金屬中存在的自由電子密度非常大，但是光波電磁腸道震動(dòng)影響了自由電子的生產(chǎn)次波，這種情況下，比較容易出現(xiàn)反射波與透射波，強(qiáng)度比較大，所以一般來(lái)說(shuō)，只有比較薄的金屬表面才能吸收透射波。在金屬材料的加工中，會(huì)常常用到激光，主要利用了激光的光熱效應(yīng)，在熱加工的過(guò)程中，被加工單材料會(huì)將激光吸收進(jìn)去，將光能轉(zhuǎn)化成熱能，在焊接的過(guò)程中，焊接材料會(huì)被激光照射，在激光的照射下發(fā)生相互作用，進(jìn)入到焊接材料的內(nèi)部，但在焊接過(guò)程中，熱效應(yīng)與工件吸收光束的能力有著密切的關(guān)系，比較亮的金屬表面會(huì)對(duì)激光有著強(qiáng)反射作用，隨著溫度上升，金屬會(huì)加大光的吸收率，也會(huì)隨著電阻率的增加而增大，金屬對(duì)激光的吸收，取決于材料的特性與表面的粗糙度等因素。在激光的作用下，焊接材料還會(huì)出現(xiàn)某種能量，而且能量還比較強(qiáng)，像動(dòng)能、激發(fā)能等等，這些能量最后都會(huì)轉(zhuǎn)化成為熱能，在激光的照射下，金屬晶體中的電子會(huì)與激光光子之間產(chǎn)生非彈性的碰撞，在碰撞過(guò)程中，能量出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，從光子轉(zhuǎn)移到電子，從高能級(jí)轉(zhuǎn)變到低能級(jí)，金屬內(nèi)部電子碰撞，是能量轉(zhuǎn)換為熱振功能，在能量變化的過(guò)程中，焊接的溫度也會(huì)發(fā)生變化，讓材料的溫度逐漸升高。

激光功率的焊接工藝藝術(shù)參數(shù)對(duì)激光焊接白車身的影響非常大，如果激光的功率過(guò)高，在加工時(shí)就會(huì)出現(xiàn)等離子。激光的加工過(guò)程中出現(xiàn)了等離子體屬于金屬蒸汽等離子體，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因就是金屬材料的電離能要低于保護(hù)氣體。在周圍氣體流動(dòng)不充分的情況下，激光功率密度如果過(guò)高，也會(huì)影響周圍氣體形成等離子體。

3激光釬焊關(guān)鍵技術(shù)

激光釬焊關(guān)鍵技術(shù)包括：光滑平整的激光焊縫、車身激光釬焊后狀態(tài)、車身噴涂后狀態(tài)三種，會(huì)影響焊接的因素包括零件材質(zhì)，表面搭接面的幾何形狀、零件批次、過(guò)程參數(shù)、焊縫質(zhì)量控制、人員素質(zhì)、過(guò)程控制、應(yīng)用范圍、車的種類與設(shè)備，送絲系統(tǒng)等等。汽車的激光焊接的質(zhì)量控制是非常重要的，所以一定要做好設(shè)備的保養(yǎng)，在影響汽車的激光焊接的質(zhì)量的因素中，很多質(zhì)量的缺陷都是由于設(shè)備的故障造成的，因此，日常的設(shè)備保養(yǎng)與維護(hù)特別重要。激光設(shè)備的保養(yǎng)要注意檢查和保護(hù)玻璃鏡片，及時(shí)更換被損壞的鏡片并清理夾具與焊接飛濺殘留物，加固夾具的螺栓，檢查激光器中的弧光燈是否有問(wèn)題，如果發(fā)現(xiàn)老化問(wèn)題，則需要及時(shí)的進(jìn)行更換，對(duì)一些輔助設(shè)備也要進(jìn)行日常的保養(yǎng)。激光焊接對(duì)焊件的裝配精度有著比較高的要求，如果裝配精度與光束定位精度不能滿足要求，就會(huì)容易出現(xiàn)焊接缺陷，所以良好的準(zhǔn)確的夾緊技術(shù)是激光焊接的保障，通常在白車身生產(chǎn)使用的激光焊接距離要控制在0.2毫米。

4激光焊接應(yīng)用暢想

隨著目前激光焊接技術(shù)應(yīng)用的成熟性與普遍性，未來(lái)會(huì)有更穩(wěn)定、更高效的焊接技術(shù)會(huì)不斷的出現(xiàn)，目前也有機(jī)器人對(duì)白車身進(jìn)行焊接的作業(yè)，提高了感覺(jué)到質(zhì)量與生產(chǎn)效率，并且避免了焊接的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，還節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力等，逐漸的將激光激光焊接技術(shù)推向自動(dòng)化與高校化，更多的高效的焊接技術(shù)也能推動(dòng)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，激光焊接技術(shù)也會(huì)越來(lái)越多的應(yīng)用到汽車的各個(gè)領(lǐng)域。我國(guó)也要跟隨世界汽車發(fā)展的腳步，將汽車生產(chǎn)領(lǐng)域與激光焊接技術(shù)進(jìn)行良好的應(yīng)用與配合，增強(qiáng)在汽車行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近些年來(lái)，激光應(yīng)用的技術(shù)得到了快速的發(fā)展，激光作為一種比較優(yōu)異的材料加工熱源得到了非常廣泛的應(yīng)用，激光加工技術(shù)也變得越來(lái)越成熟，我國(guó)的汽車車身焊接技術(shù)也朝著自動(dòng)化方向發(fā)展，但在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)之前，一定要提高焊接的工藝，來(lái)確保汽車焊接的質(zhì)量。

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