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 畢勝

一汽-大眾汽車有限公司成都分公司 四川 成都 610000

汽車是我國重要的產(chǎn)業(yè)支柱之一，對我國的經(jīng)濟發(fā)展有著重要的影響，汽車工業(yè)的競爭主要體現(xiàn)在汽車質(zhì)量方面的競爭，在汽車的焊接工藝，直接會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)的一個重要標準，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)資深的核心競爭力。

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，激光焊接的焊接強度高，比傳統(tǒng)工藝的點焊，可以提高30%的焊接強度，焊接速度快焊接速度達85mm/s，這是其他焊接工藝所無法比擬的零件變形小極短的時間內(nèi)完成熔化過程并冷卻，對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，會影響到車的整體性能，也會影響到汽車的個性化設(shè)計效果，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)焊接完成但是還沒有進行噴漆的車身，白車身由各種零部件焊接而成，車門與前板制件都屬于白車身。焊接是汽車生產(chǎn)過程中比較重要的一個工藝，汽車的焊接質(zhì)量與對汽車的整體造型、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，所以采用先進的焊接工藝可以提高汽車焊接的質(zhì)量。汽車的焊接過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)與機器人控制系統(tǒng)，而激光釬焊的工作原理包括在進行激光照射時，鋼板溫度上升會大于銅焊絲的溫度，并且通過熱傳導(dǎo)銅焊絲升至液化溫度點，出現(xiàn)激光移出，液態(tài)Cu凝固就會將鋼板連接在一起。

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，強度比較大，所以一般來說，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)，在熱加工的過程中，被加工單材料會將激光吸收進去，將光能轉(zhuǎn)化成熱能，在焊接的過程中，焊接材料會被激光照射，在激光的照射下發(fā)生相互作用，進入到焊接材料的內(nèi)部，但在焊接過程中，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對激光有著強反射作用，隨著溫度上升，金屬會加大光的吸收率，也會隨著電阻率的增加而增大，金屬對激光的吸收，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，焊接材料還會出現(xiàn)某種能量，而且能量還比較強，像動能、激發(fā)能等等，這些能量最后都會轉(zhuǎn)化成為熱能，在激光的照射下，金屬晶體中的電子會與激光光子之間產(chǎn)生非彈性的碰撞，在碰撞過程中，能量出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，從光子轉(zhuǎn)移到電子，從高能級轉(zhuǎn)變到低能級，金屬內(nèi)部電子碰撞，是能量轉(zhuǎn)換為熱振功能，在能量變化的過程中，焊接的溫度也會發(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)對激光焊接白車身的影響非常大，如果激光的功率過高，在加工時就會出現(xiàn)等離子。激光的加工過程中出現(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氣體。在周圍氣體流動不充分的情況下，激光功率密度如果過高，也會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、過程參數(shù)、焊縫質(zhì)量控制、人員素質(zhì)、過程控制、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)與維護特別重要。激光設(shè)備的保養(yǎng)要注意檢查和保護玻璃鏡片，及時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題，如果發(fā)現(xiàn)老化問題，則需要及時的進行更換，對一些輔助設(shè)備也要進行日常的保養(yǎng)。激光焊接對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，就會容易出現(xiàn)焊接缺陷，所以良好的準確的夾緊技術(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，未來會有更穩(wěn)定、更高效的焊接技術(shù)會不斷的出現(xiàn)，目前也有機器人對白車身進行焊接的作業(yè)，提高了感覺到質(zhì)量與生產(chǎn)效率，并且避免了焊接的時候會出現(xiàn)的問題，還節(jié)省了大量的人力、物力、財力等，逐漸的將激光激光焊接技術(shù)推向自動化與高?；?，更多的高效的焊接技術(shù)也能推動汽車行業(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)也會越來越多的應(yīng)用到汽車的各個領(lǐng)域。我國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)進行良好的應(yīng)用與配合，增強在汽車行業(yè)的國際競爭力，推動我國汽車行業(yè)的發(fā)展。

5 結(jié)束語

綜上所述，近些年來，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)也變得越來越成熟，我國的汽車車身焊接技術(shù)也朝著自動化方向發(fā)展，但在應(yīng)用自動化技術(shù)之前，一定要提高焊接的工藝，來確保汽車焊接的質(zhì)量。