汽車車身激光焊接技術(shù)發(fā)展與運用

張登科

摘 要：近些年來，隨著國家經(jīng)濟發(fā)展速度與發(fā)展水平的不斷提升，汽車車身激光焊接技術(shù)也取得了更好地發(fā)展。正是由于汽車激光焊接技術(shù)的有效應(yīng)用，才推動了我國汽車制造業(yè)取得更好、更快的發(fā)展。本文主要對汽車車身激光焊接技術(shù)的發(fā)展與運用進行有效的探究與分析，通過當前汽車車身激光焊接技術(shù)的發(fā)展概況進行分析，了解與掌握車身激光焊接技術(shù)的應(yīng)用方法，從而更好地將激光焊接技術(shù)的應(yīng)用效果與價值有效的發(fā)揮出來，推動我國汽車制造業(yè)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車車身 激光焊接 技術(shù) 發(fā)展 運用

Development and Application of Laser Welding Technology for Automobile Body

Zhao Pengchao Hu Xin Yuan Shoutong Xie Huiyu

Abstract：In recent years， with the continuous improvement of the national economic development speed and level of development， the laser welding technology of automobile body has also achieved better development. It is precisely because of the effective application of automobile laser welding technology that China's automobile manufacturing industry has achieved better and faster development. This article mainly conducts effective exploration and analysis on the development and application of laser welding technology for automobile body， analyzes the current development situation of laser welding technology for automobile body， understands and masters the application method of laser welding technology for automobile body， so as to improve the application effect and value of the technology to promote the rapid development of China's automobile manufacturing industry.

Key words：car body， laser welding， technology， development， application

在焊接汽車車身時，激光技術(shù)以其高能量密度、中性光束、較好的可達性以及非接觸焊接等優(yōu)勢，在生產(chǎn)汽車車上零部件等方面發(fā)揮著不可估量的作用與價值。近幾年，我國非常鼓勵新能源汽車的研發(fā)、創(chuàng)新與生產(chǎn)，并頒布了很多與新能源汽車相匹配的政策措施和法律法規(guī)，給汽車行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力、提供了更好地保障，這大大的推動了汽車車身產(chǎn)品設(shè)計方式的多樣化，新型材料應(yīng)用的新穎化。原始的激光焊接技術(shù)也逐漸從最開始的激光熔焊技術(shù)逐漸發(fā)展為激光復(fù)合焊接技術(shù)、填絲型激光熔焊技術(shù)、激光釬焊技術(shù)、激光點焊技術(shù)以及多光斑焊接技術(shù)等等。在汽車車身制造方面，高強鋁合金等新型材料的應(yīng)用變得更加普遍，這使得汽車車身零部件的生產(chǎn)與激光焊接技術(shù)之間的聯(lián)系更加密不可分，相互補充與促進，呈現(xiàn)出協(xié)同發(fā)展的趨勢。

1 汽車車身激光焊接技術(shù)的發(fā)展概述

在當前的社會中，汽車的市場覆蓋率越來越高，越來越多的家庭都擁有自己的愛車，同時汽車也逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕煌üぞ咧?。當前，汽車制造業(yè)是我國非常重要的支柱產(chǎn)業(yè)，激光焊接技術(shù)的發(fā)展大大推動了我國汽車制造行業(yè)的發(fā)展，特別是在近20年中，我國被稱為裝在輪子上的國家，發(fā)展速度異常驚人，這都有賴于激光技術(shù)的發(fā)展、變革與延伸。在汽車制造領(lǐng)域中，激光焊接技術(shù)主要涉及不等厚板的激光焊接、車身總成與分總成的激光組焊以及汽車零部件的激光焊接這三個類型。下面對汽車車身激光焊接技術(shù)的發(fā)展類型進行分析與探討：

1.1 不等厚板激光拼焊的應(yīng)用

在車身設(shè)計與制造過程中，不等厚板的激光拼焊技術(shù)的應(yīng)用，主要是結(jié)合汽車身的性能要求和設(shè)計需求，將不同材質(zhì)、厚度、性能的板材通過激光剪裁與拼接技術(shù)，將其連接成一個整體，再經(jīng)過沖壓成形為車身某一部件。運用激光拼焊技術(shù)，能夠有效地減少或者降低模具和零件的數(shù)量，使得材料的用量得到更好地優(yōu)化，構(gòu)件的重量得以更好地減輕，還能夠減小很多裝配的工作量和拼接工序，從而有效地降低了車身制造的成本，促進車身尺寸精度的更好提升。運用激光拼焊，能夠促進板材利用效率得到更好提高，至少提高一倍以上，使得車身的重要有效減輕，車身結(jié)構(gòu)的綜合力學性能有效提升。目前，很多大型汽車制造商或者汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)都非常重視激光拼焊技術(shù)的有效應(yīng)用。

1.2 車身總成與分總成的激光組焊的應(yīng)用

在車身總成與分總成的激光焊接時，激光深熔焊接技術(shù)具有較好的連接質(zhì)量和較快的焊接速度，能夠推動激光焊接技術(shù)更好地在車身制造領(lǐng)域得到充分利用。在車身制造過程中，運用激光焊接技術(shù)，能夠有效地提高汽車車身的剛度、密封性以及強度，還能夠有效地降低車身的重量，實現(xiàn)節(jié)能、降耗的目標。與此同時，運用激光焊接技術(shù)來展開汽車車身的制造，能夠促進車身裝配精度的更好提高，提高車身的剛度，增強車身的安全性與穩(wěn)定性。此外，在激光阻焊車身總成與分總成時，其能夠促進汽車車身沖壓和裝配成本的有效降低，使得車身零件的數(shù)量有效減少，促進車身一體化程度的更好提升，提高車身整體強度，提高整車的安全性能，使得車輛行駛過程中的噪音和震動得到有效降低，促進乘坐舒適性得到更好改善[1]。

1.3 汽車零部件的激光焊接

當前，在汽車零部件的焊接方面，激光焊接已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)焊接，特別是車身相關(guān)零部件的焊接以及其他零件的焊接都運用激光焊接技術(shù)來實現(xiàn)，其焊接的速度比較快，焊接部位基本不會產(chǎn)生變形，還不用進行焊后熱處理，具有很強的適用性與高效性，應(yīng)用范圍相當?shù)膹V泛。在汽車制造行業(yè)中，激光焊接技術(shù)在汽車白車身的焊接方面應(yīng)用較為廣泛，焊接的技術(shù)與效果都非常好，也是當前大型汽車制造商最常用的技術(shù)。

2 汽車車身激光焊接技術(shù)的運用分析

2.1 激光熔焊技術(shù)的應(yīng)用

在運用激光熔焊技術(shù)來進行車身制造時，激光是焊接獨立的熱源，其具有很快的焊接速度、很好的可達性和無接觸焊接等優(yōu)點，一般應(yīng)用在同種質(zhì)量板材的接頭搭接焊接上。與此同時，激光熔焊在焊接時不受焊接壓力的約束，只受熱作用的影響。激光熔焊的焊縫比較平直和光滑，焊件不容易變形，對于汽車車身精度的提升非常有利。但是在運用激光熔焊技術(shù)時，其也有很多的要求，如待焊沖壓件的裝配間隙必須要小，間隙大概在0.05-2毫米之間，否則容易有氣孔產(chǎn)生。同時對于模具的要求也更高一些，這會加大車身制造成本。激光熔焊汽車車身時，由于間隙的匹配很難達到完美，因此，在運用激光熔焊時容易遇到很多種類的質(zhì)量問題或者缺陷，因此，激光熔焊在對于表面質(zhì)量要求較高的覆蓋件焊接方面應(yīng)用的比較少，而一般常常在焊接結(jié)構(gòu)件、骨架門洞周邊或者地板周邊的焊接[2]。

2.2 激光釬焊技術(shù)的應(yīng)用

在汽車車身制造方面，激光釬焊技術(shù)的應(yīng)用具有一定的針對性。激光釬焊主要針對汽車車身特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計而產(chǎn)生和發(fā)展的，如側(cè)圍和頂蓋的釬焊，后蓋外板的釬焊等等，這些部位的焊接，對于接頭的強度沒有太高的要求，只要滿足焊縫美觀與密封的要求即可。與此同時，在運用激光釬焊時，焊絲端部與激光光斑的精準對重是重點和難點。激光釬焊的焊絲必須要具備一定的彈性和剛性，否則不能夠達到釬焊的要求。但是如果焊絲的熔點過高，那么在激光光源的選擇上需要有更高功率的激光器，這會增加激光器的應(yīng)用成本。因此，在運用激光釬焊技術(shù)時，釬料的焊絲材料必須要具有很好的浸潤性能，在高溫熔化狀態(tài)下能夠與基體才老進行更好地連接，從而形成較好、較為美觀的焊縫。此外，對于焊絲材料的要求上，界面張力是不可或缺的，其鞥能夠?qū)附咏宇^的強度進行更好地保障。通常情況下，鋼板的釬焊多運用CuSi3的焊絲，在焊接之前，先進行焊絲的預(yù)熱，這樣能夠促進激光吸收率的更好提高。

2.3 填絲型激光熔焊技術(shù)的應(yīng)用

由于激光熔焊的能量密度和剛性光束都比較高，具有較強的沖擊力，容易使焊縫出現(xiàn)下墜。而在高溫情境下，鋁合金熔池表面的界面張力比較低，如果在激光沖擊力與重力的共同作用下，容易產(chǎn)生焊縫塌陷等問題。為了能夠更好地彌補和克服這一問題，運用填絲型激光熔焊技術(shù)，在激光熔焊時向焊縫熔池輸入鋁合金焊絲材料，并借助激光能量來熔化焊絲，從而達到補償焊縫塌陷的問題，促進焊縫更好地成型，滿足汽車車身的焊接需求。在輸入鋁合金焊絲時，要選擇與母材金屬相匹配的材料，且性能和強度也要相匹配，這樣能夠大大地提高焊接的效率與水平。目前，大眾集團旗下的很多車型都運用六系TL09X鋁合金板材，其是一種固溶強化型的材料，其所添加和應(yīng)用的鋁合金焊絲一般都是ALSI4-7系列的焊絲[3]。

2.4 激光+MIG復(fù)合焊接技術(shù)的應(yīng)用

激光+MIG復(fù)合焊接技術(shù)集合了激光焊與MIG焊接的有點，能夠?qū)缚p的形狀進行更好地調(diào)整、焊接的速度也比較高，具有較強的穩(wěn)定性。同時 激光+MIG復(fù)合焊的焊接速度調(diào)整范圍比較寬，最大焊接速度可以達到9米/分。通常焊絲送絲的速度是4-9米/分，激光功率在2-4千瓦之間。

近些年來，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車車身的輕量化技術(shù)也取得了更好地發(fā)展。在目前，汽車車身的結(jié)構(gòu)也逐漸由單一鋼質(zhì)的車身逐漸向鋁合金+熱成型符合車身結(jié)構(gòu)方向轉(zhuǎn)變。在汽車車身結(jié)構(gòu)中，壓鑄件與大截面鋁合金型材的應(yīng)用越來越普遍，促進激光+MIG復(fù)合焊接技術(shù)的應(yīng)用價值也更加凸顯。運用激光+MIG復(fù)合焊接技術(shù)能夠有效的解決激光光束直徑小、機器人軌跡精度高、設(shè)備成本高、總成尺要求高或者沖壓件要求高等問題。

3 結(jié)束語

綜上所述，在汽車車身制造時，常用的激光焊接技術(shù)主要有激光熔焊、釬焊、填絲型激光熔焊、激光+MIG復(fù)合焊接技術(shù)等。激光熔焊主要應(yīng)用在車身同質(zhì)金屬的搭接或者角接焊縫，其具有很高的焊接強度，但是要求零配件必須要有較高的匹配精度，否則容易被焊穿，在不等厚的鋼板拼接方面，一般都會運用激光熔焊技術(shù)。激光釬焊主要用于密封要求高，但是強度要求不高的車身焊接。填充型激光熔焊一般應(yīng)用在鋁合金材質(zhì)的搭接焊縫，其能夠?qū)缚p的余高進行調(diào)整。激光+MIG復(fù)合焊的焊接速度較快、焊縫成形的系數(shù)較高，激光器功率較低，但是其應(yīng)用成本較高。在焊接技術(shù)的實際應(yīng)用中，可以結(jié)合汽車車身制造的實際需求來選擇不同的焊接技術(shù)，提升焊接的效率與水平。

參考文獻：

[1]單瑩，杜俊杰，蔣海濤，等.光束掃描對5A06鋁合金激光焊縫組織的影響[J].新技術(shù)新工藝.2018，（5）.40-43.

[2]王剛.激光焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域[J].科技展望.2016，（18）.149.

[3]張建亮.高強度鍍鋅鋼汽車座椅調(diào)角器激光焊接系統(tǒng)及工藝研究[D].江蘇大學，2016.68.