淺談頂蓋激光焊接工藝在輕量化車身中的運(yùn)用

程林

摘 要：隨著我國(guó)的科技不斷的發(fā)展與社會(huì)不斷的進(jìn)步，以往工廠中常規(guī)的焊接加工機(jī)車車身的方式已逐漸不足以滿足國(guó)家與社會(huì)的需求。常規(guī)的焊接加工方式正在被激光焊接所取代。因?yàn)樽鳛橐环N高質(zhì)量、高精度、低變形且高效的焊接加工方法，激光焊接工藝在輕量化車身的運(yùn)用中起著非常重要的作用。本文針對(duì)于此，對(duì)我國(guó)現(xiàn)在的頂蓋激光焊接工藝進(jìn)行了考察與分析，對(duì)現(xiàn)在頂蓋激光焊接工藝在輕量化車身中的運(yùn)用提出了一些想法和見解。

關(guān)鍵詞：頂蓋;激光焊接工藝;輕量化車身;運(yùn)用

目前，我國(guó)的社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展迅速，機(jī)車工廠的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量都相差無幾，所以，如何將車身焊接更加美觀、如何在焊接是擁有更高的效率已經(jīng)占據(jù)了機(jī)車工廠發(fā)展的主導(dǎo)地位。所以，為了適應(yīng)焊接工藝在機(jī)車生產(chǎn)領(lǐng)域中不斷上升的趨勢(shì)，激光焊接技術(shù)已經(jīng)成為了國(guó)家非常重視的一部分，因?yàn)槠浜附油瓿珊?，焊縫不僅美觀，還可直接對(duì)車身可見的白色部分進(jìn)行焊接。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)密封和連接功能，可以省去車身的一些零件，降低車身的重量和制造成本。

1.激光焊接分析

1.1激光焊接的原理

所謂的激光焊接，是指激光中的原子電子光受輻射放大，獲得能量，一個(gè)電子的能量積累到一定程度時(shí)，將會(huì)在成高能低能狀態(tài)，然后鼓勵(lì)電子將能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，或轉(zhuǎn)移到其他運(yùn)動(dòng)。當(dāng)原子處于高能激發(fā)態(tài)時(shí)，當(dāng)再收到輻射時(shí)，原子將會(huì)由高能狀態(tài)轉(zhuǎn)化為低能狀態(tài)，再發(fā)出幅射光。

1.2激光焊接工藝

1.2.1焊接

他們的想法是，當(dāng)高能激光作用于一種材料時(shí)，材料的表面會(huì)出現(xiàn)很多的小洞。所有的小孔內(nèi)含有非常熱的氣體，吸收了很多高能激光。熱量在小洞的內(nèi)壁來回傳遞，溫度高到可以融化小洞外的金屬。隨著高能激光的移動(dòng)，小洞外的金屬也隨著高能激光的移動(dòng)融化。金屬熔化和凝結(jié)后，就變成了焊縫。

1.2.2釬焊

用焊絲對(duì)著焊接區(qū)域，并對(duì)著焊絲釋放高能激光。高能激光釋放的能力產(chǎn)生大量的熱使焊絲融化形成金屬液并充滿了焊接的縫隙，使其連接起來，冷卻后緊密貼合焊接成功，這便是激光釬焊，它可以確保高能激光不會(huì)使原材料損壞，從而保證原材料外觀的完整性。圖1即為激光釬焊原理圖。

1.2.3復(fù)合焊接

不僅需要高能激光，還需要其他的熱源來進(jìn)行輔助，便是復(fù)合焊接，。與傳統(tǒng)焊接技術(shù)比較，復(fù)合焊接可以保證焊接表面溫度更加均勻穩(wěn)定。

2.機(jī)車頂蓋激光焊接應(yīng)用

為了滿足市場(chǎng)的需求，我們需要機(jī)車制造工藝應(yīng)該改進(jìn)。因此，使用激光焊接技術(shù)不僅可以使使車身的抗沖擊性能得到提高，也提高了機(jī)車的耐勞性，以后提高焊接完成后機(jī)車的可靠性。激光焊接機(jī)車通常是由計(jì)算機(jī)控制的，以至于機(jī)車的靈活性與控制范圍都很強(qiáng)很大。比如，機(jī)車頂蓋的焊接應(yīng)用頂蓋激光焊接工藝，不僅效率大大提高，外觀，強(qiáng)度都有大幅度的提高。以此可見頂蓋激光焊接工藝的優(yōu)越性。

2.1.激光帽釬焊系統(tǒng)的組成

機(jī)車車頂激光焊接系統(tǒng)的組成如圖二所示，冷卻系統(tǒng)是激光使用時(shí)必須有的，它將在運(yùn)行過程中產(chǎn)生-固定當(dāng)耦合到指定波長(zhǎng)時(shí)，激光器就產(chǎn)生了激光束與焊縫相匹配。激光焊接接頭。焊接激光傳輸后，通過光頭進(jìn)行校準(zhǔn)。使激光具有一定的切割能力。PLC控制該站是焊接系統(tǒng)的總部，主要用于焊接系統(tǒng)各種電子處理實(shí)時(shí)和在機(jī)器人上在系統(tǒng)自動(dòng)化的同時(shí)，執(zhí)行協(xié)調(diào)和處理通信的交換。

2.2.帶頂蓋鋼板激光釬焊搭接法

與點(diǎn)焊相比，側(cè)壁和頂板分別翻轉(zhuǎn)邊緣用于連接，激光HIN焊接到屋頂連接以滿足激光釬焊工藝要求，激光門廊焊接屋頂連接滿足激光釬焊工藝要求，焊接頂部和邊緣連接形成點(diǎn)在截面上接觸，即整個(gè)接觸區(qū)域形成線接觸。由于零件制造公差，沖壓模具屋頂?shù)闹亓渴顾苋菀紫鲁?。為了克服利用周圍的搭接面來提升屋頂下沉，提升屋頂和?cè)壁。在接觸面的左側(cè)和右側(cè)形成倒梯形，并形成吸收帽凹坑的公差要達(dá)到平整、頂面和側(cè)面的形狀是否可以有效地接觸和滿足制造過程的要求良好的外觀質(zhì)量。

2.3焊接四點(diǎn)合一

為了使得激光焊接自動(dòng)化系統(tǒng)的工作更加的安全、穩(wěn)定、可靠，使得自動(dòng)化焊接系統(tǒng)中的機(jī)器人TCP點(diǎn)、激光焦點(diǎn)、焊絲端點(diǎn)、為了使激光焊接自動(dòng)化系統(tǒng)更好的工作結(jié)合安全、穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn)，構(gòu)成自動(dòng)焊接系統(tǒng)機(jī)器人TCP點(diǎn)、激光聚焦、焊絲端點(diǎn)、通過光標(biāo)的中心，四個(gè)點(diǎn)接近-一個(gè)?？刂栖浖鴮?shí)時(shí)視頻顯示四點(diǎn)合一，從而提高了興奮度裸頂釬焊系統(tǒng)的操作效率和焊接質(zhì)量。

3.頂蓋激光釬焊在輕量化車身中廣泛應(yīng)用的原因

（1）激光釬焊工藝的頂罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的點(diǎn)焊式頂蓋不同。激光釬焊頂蓋和側(cè)蓋的外板研磨邊采用斜口研磨方式，有利于零部該零件的生產(chǎn)工藝采用激光焊接設(shè)計(jì)，焊縫光滑美觀觀，焊接強(qiáng)度高。

（2）改變頂蓋焊接結(jié)構(gòu)和邊長(zhǎng)，減少邊長(zhǎng)還有頂蓋的邊緣。在傳統(tǒng)點(diǎn)焊工藝中，頂蓋和側(cè)蓋均可使用外殼采用階梯搭接結(jié)構(gòu)，使外殼具有側(cè)壁和頂蓋沖壓件生產(chǎn)困難，鋼材利用率低。新型號(hào)采用激光釬焊，減少了鋼材的使用體積大，有利于車身輕量化。由于局部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，大大降低了側(cè)蓋、頂蓋模具機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造難度。降低零件調(diào)試和生產(chǎn)成本。

（3）在新項(xiàng)目中，由于采用了激光焊接工藝，可以同步應(yīng)用程序的上半部分。因?yàn)楹附釉谛滦吞?hào)中，對(duì)頂蓋的加固已被拆除部分外板、中間支架與外板密封裝飾條等部件相同當(dāng)焊接強(qiáng)度較高時(shí)，還可以取消部分補(bǔ)強(qiáng)膠，減少采礦較高的購(gòu)置成本有利于車身的輕量化。

（4）焊接速度快，生產(chǎn)效率高。使用激光釬焊時(shí)，無點(diǎn)焊時(shí)頂焊速度提高40%當(dāng)焊槍不工作時(shí)，需要更換焊槍重新焊接在減少頭部點(diǎn)焊補(bǔ)焊站，有效減少生產(chǎn)成本。

（5）激光焊接對(duì)材料的高適應(yīng)性。使用激光焊接在此基礎(chǔ)上，熱成形鋼板可作為一種新型的屋面拼裝強(qiáng)化板或滾動(dòng)板，減少頂蓋總成的質(zhì)量，但機(jī)體頂蓋強(qiáng)度的增加。

4.結(jié)束語(yǔ)

頂蓋激光焊接工藝已經(jīng)應(yīng)用到我國(guó)的機(jī)車制造業(yè)中，已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)代機(jī)車生產(chǎn)制造中不可或缺的一部分。身為一種新的焊接工藝，傳統(tǒng)焊接工藝在效率、強(qiáng)度、外觀等許多方面都是無法與之相比較的。頂蓋激光焊接技術(shù)不僅可以使車身的強(qiáng)度增大，保證高精準(zhǔn)的裝配度，而且在減輕車身重量，保證機(jī)車焊接可靠性方面有著很重要的作用。近年來，焊接技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和成熟，焊接設(shè)備也日益完善。頂蓋激光焊接的發(fā)展更是日漸迅速。頂蓋激光焊接的成本降低和技術(shù)本身的諸多優(yōu)勢(shì)促使越來越多的機(jī)車制造企業(yè)積極使用和推廣激光焊接技術(shù)。未來，機(jī)車頂蓋激光焊接技術(shù)將被進(jìn)一步研究，更好地服務(wù)于包括機(jī)車制造在內(nèi)的許多工業(yè)制造領(lǐng)域。

（中車大連機(jī)車車輛有限公司鋼結(jié)構(gòu)分廠，遼寧 大連 116000）