論試制汽車車頂激光釬焊的質(zhì)量提升方法

屈賢良

摘 ?要：對于汽車車頂激光釬焊工藝，激光焊接設(shè)備、零件匹配狀態(tài)、焊接參數(shù)等因素的細(xì)微變化都會對車頂激光釬焊的焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。在樣車試制階段，車頂激光釬焊的質(zhì)量波動尤為明顯，文章對試制過程車頂激光釬焊的常見質(zhì)量問題進(jìn)行分析，以車頂、側(cè)圍的匹配狀態(tài)改善為出發(fā)點(diǎn)，深入討論車頂、側(cè)圍軟模零件激光釬焊區(qū)域的質(zhì)量提升方法。

關(guān)鍵詞：激光釬焊;車頂;側(cè)圍;軟模零件

中圖分類號：U466 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）13-0144-02

Abstract： For the laser brazing process of automobile roof， the subtle changes of laser welding equipment， parts matching state， welding parameters and other factors will affect the welding quality of laser brazing of automobile roof. In the trial production stage of the prototype， the quality fluctuation of laser brazing of the roof is particularly obvious. In this paper， the common quality problems of laser brazing of the roof in the trial production process are analyzed， and the improvement of the matching state of the roof and side circumference is taken as the starting point. The quality improvement method of laser brazing area of roof and side soft die parts is discussed in detail.

Keywords： laser brazing; roof; side circumference; soft die parts

1 概述

近年來，隨著激光焊接設(shè)備成本逐漸降低，在汽車制造的各個領(lǐng)域激光焊接技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，成為汽車車身焊接領(lǐng)域的新發(fā)展方向。激光釬焊是激光焊接技術(shù)中的一種焊接方法，由于激光能量密度大，可以作為熱源，將焊絲材料熔化，激光光速經(jīng)過聚焦后照射在焊絲表面，在機(jī)器人的牽引下，將熔化了的焊絲材料浸潤到被焊接的工業(yè)零件上，已經(jīng)被激光熔化的焊絲填充到要焊接的生產(chǎn)工件之間，使生產(chǎn)工件間得到很好的結(jié)合，完成激光焊接工藝[1]?；诩す忖F焊具有外成形美觀、焊接效率高、焊縫均勻、焊接強(qiáng)度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前激光釬焊工藝已被廣泛應(yīng)用于汽車車頂與側(cè)圍之間的連接。激光釬焊與其他焊接方法相比，對各參數(shù)要求較高，各參數(shù)偏差對激光釬焊質(zhì)量影響比較顯著[2]。在試制白車身焊接領(lǐng)域，車頂激光釬焊的質(zhì)量波動尤為明顯，為了確保交付質(zhì)量合格的白車身以供設(shè)計(jì)驗(yàn)證及工程試驗(yàn)，如何提升車頂激光釬焊質(zhì)量一直是試制白車身質(zhì)量控制的高關(guān)注難題。

2 激光釬焊

2.1 激光釬焊工藝

激光釬焊由焊縫跟蹤系統(tǒng)、激光源、送絲機(jī)構(gòu)等組成。激光釬焊示意圖如圖1所示，可見其與傳統(tǒng)MIG釬焊相似，所不同的是它采用激光產(chǎn)生熱量來融化釬料。通常采用的激光釬焊釬料是CuSi3，熔點(diǎn)950℃，遠(yuǎn)低于鋼的熔點(diǎn)（約1500℃），故激光釬焊所需的激光器功率較低，可大大節(jié)省昂貴激光器的投資成本。而CuSi3浸潤后強(qiáng)度可達(dá)350 MPa，高于普通低碳鋼，激光釬焊強(qiáng)度較高。激光釬焊時，由于釬料填入車頂與側(cè)圍的接合處，無需在焊后涂膠和添加飾條，能夠節(jié)省大量工藝成本[3]。

2.2 車頂激光釬焊鈑金搭接方式

相較于電阻點(diǎn)焊的側(cè)圍和車頂分別作翻邊用于連接，激光釬焊車頂連接為滿足激光釬焊的焊接工藝要求，車頂和側(cè)圍連接某一剖面處形成點(diǎn)接觸，整個接觸區(qū)域形成線接觸。由于零件制造公差、壓緊工裝和車頂自重等，導(dǎo)致車頂易下沉。為了克服車頂下沉被周邊搭接面頂起，將頂蓋和側(cè)圍接觸面左右形成倒梯形（圖2），吸收頂蓋下沉的容差，達(dá)到造型的光順、車頂和側(cè)圍能有效接觸和滿足制造工藝需求，同時也獲得良好的外觀質(zhì)量[4]。

2.3 試制過程車頂激光釬焊質(zhì)量問題分析

激光釬焊與其他焊接方法相比，對各項(xiàng)工藝參數(shù)的要求較高，設(shè)備、零件匹配狀態(tài)、焊接參數(shù)等變化都會對會最終的焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。結(jié)合試制車身焊接的實(shí)際情況，對車頂激光釬焊質(zhì)量有影響的參數(shù)主要有激光設(shè)備的參數(shù)及軌跡、車頂壓塊工裝的有效性及車頂與側(cè)圍的匹配間隙等。本文從車頂、側(cè)圍匹配狀態(tài)改善為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)一步討論車頂、側(cè)圍軟模零件激光釬焊區(qū)域的質(zhì)量提升方法。

3 車頂、側(cè)圍軟模零件成形工藝優(yōu)化

在試制階段，白車身大多數(shù)鈑金零件均采用軟模零件，其中即包含車頂、側(cè)圍等關(guān)鍵外覆蓋件。軟模零件因受到短周期、低成本等限制，其側(cè)翻工序及翻邊相對簡單，而激光釬焊工藝對車頂與側(cè)圍的匹配間隙及一致性偏差非常敏感，一旦車頂或側(cè)圍零件匹配型面發(fā)生波動造成匹配間隙偏大，便會導(dǎo)致漏焊缺陷進(jìn)而影響到車頂連接強(qiáng)度及外觀質(zhì)量。因此，如何提升車頂及側(cè)圍軟模零件激光釬焊區(qū)域的質(zhì)量成為試制車身制造的高關(guān)注難題之一。針對這一問題，本文主要從兩個方面討論車頂及側(cè)圍軟模零件的成形工藝的優(yōu)化，通過改進(jìn)工藝方案和模具定位策略來保證激光釬焊區(qū)域的面輪廓度和一致性。

3.1 一體式側(cè)翻邊成形

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，目前在造的試制車型中車頂與側(cè)圍最容易發(fā)生匹配問題區(qū)域分布在車頂或側(cè)圍外板零件的側(cè)翻工藝的交刀處。常規(guī)的車身結(jié)構(gòu)中，車頂與側(cè)圍的激光釬焊面通常設(shè)計(jì)為從前風(fēng)擋一直延申至車身后端的長段圓弧形型面。對于側(cè)圍外板或車身長度偏長的車頂零件，因受到側(cè)翻邊機(jī)構(gòu)的長度限制，一般分為前后兩段分別進(jìn)行側(cè)翻邊，在前后兩段的重合區(qū)域便會形成交刀痕，表現(xiàn)為起皺或凸包缺陷導(dǎo)致車頂和側(cè)圍匹配一致性差，進(jìn)而影響激光釬焊的質(zhì)量。對于這個問題，軟模因無工序的限制相較于硬模解決方案商更具柔性，本文建議車頂、側(cè)圍外板零件激光釬焊區(qū)域盡可能采用一次側(cè)翻邊成形（見圖3），交刀處不能位于激光釬焊匹配區(qū)域內(nèi)，同時通過模具研配和手工修整盡量把交刀痕調(diào)整至最小，以滿足相關(guān)區(qū)域的尺寸要求。

3.2 車頂、側(cè)圍側(cè)翻邊工序定位策略優(yōu)化

目前車頂、側(cè)圍外板軟模零件側(cè)翻邊過程中通常采用型面定位，但實(shí)際工況下，零件拉延后會產(chǎn)生一定回彈，僅采用型面定位無法精確保證零件的位置。另一方面，對于側(cè)圍外板零件，側(cè)翻邊鑲塊一般做成活動式以便側(cè)翻成形后取件，若活動鑲塊發(fā)生異常未放置到位，零件翹起的同時即會向前竄動，導(dǎo)致零件成形后激光釬焊型面與外觀A面的階差變?。▓D4），反映到整車上表現(xiàn)為激光釬焊焊縫間隙偏大，即發(fā)生漏焊等質(zhì)量缺陷。為保證車頂、側(cè)圍側(cè)翻邊過程中的定位穩(wěn)定性，在原有零件型面定位的基礎(chǔ)上增加銷孔定位是一個有效的優(yōu)化方案，通過銷孔定位既可保證零件在側(cè)翻邊前的定位準(zhǔn)確，又可確保驗(yàn)證零件在側(cè)翻過程中零件不發(fā)生竄動。

4 結(jié)束語

綜上所述，在試制階段，車頂、側(cè)圍軟模零件激光釬焊區(qū)域的尺寸狀態(tài)對白車身車頂激光釬焊的焊接質(zhì)量有直接影響。本文對試制過程車頂激光釬焊的常見質(zhì)量問題進(jìn)行分析，以車頂、側(cè)圍的匹配狀態(tài)改善為出發(fā)點(diǎn)，深入討論車頂、側(cè)圍軟模零件激光釬焊區(qū)域的質(zhì)量提升方法。首先，工藝方案上，車頂、側(cè)圍外板零件激光釬焊區(qū)域應(yīng)采用一體式側(cè)翻邊成形，以保證激光釬焊區(qū)域型面的一致性。其次，對現(xiàn)有的側(cè)翻邊定位策略進(jìn)行改進(jìn)，采用銷孔+型面的方式進(jìn)行定位，以確保零件側(cè)翻邊前、翻邊過程中的定位準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。此方案改進(jìn)后的零件目前已應(yīng)用在幾個車型試制項(xiàng)目中，車頂及側(cè)圍零件的匹配狀態(tài)得到了很大改善，車頂激光釬焊質(zhì)量也得到了一定程度的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]周麗.汽車頂蓋激光焊釬焊研究[J].科技傳播，2012（21）.

[2]王軍.淺析激光釬焊缺陷形成原因及控制措施[J].汽車工藝與材料，2010（9）.

[3]張小云，張延松.轎車白車身車頂側(cè)圍連接方式研究[J].電焊機(jī)，2011，41（7）.

[4]蔣偉光.淺議激光焊接在汽車頂蓋的應(yīng)用[J].時代汽車，2016（12）.