焊接技術(shù)在白車身上的應(yīng)用

李會(huì)賓 付貴 盧小龍 李孝坤 張曉光

摘 要：近年來，汽車制造業(yè)發(fā)展迅猛，尤其是新能源汽車制造業(yè)的崛起，促進(jìn)了焊接技術(shù)的革新。在這些技術(shù)中，激光焊接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)逐步凸顯，激光焊接以其低能耗、高精度、快速度、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)被廣泛認(rèn)可。而當(dāng)下，激光焊接技術(shù)主要運(yùn)用于對(duì)車身底板、車頂、車架、車門等大型覆蓋件的焊接上，激光焊接現(xiàn)已成為車身裝配的主要技術(shù)手段。鑒于其適用的普遍性與經(jīng)濟(jì)性，本文將對(duì)通用的幾大激光焊接技術(shù)以及它們?cè)谄囍圃祛I(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析歸納，以期有所總結(jié)。

關(guān)鍵詞：白車身;激光焊接;激光飛行焊;激光釬焊;激光填絲熔焊

激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接技術(shù)，與傳統(tǒng)焊接工藝相比，激光焊接以其單位熱輸入量少、熱變形小、焊縫深寬比大、焊接速度快等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于汽車、航天等工業(yè)領(lǐng)域。而隨著自動(dòng)控制技術(shù)和智能機(jī)器人技術(shù)的加入，激光焊接技術(shù)日漸完備，成為了汽車裝配的主要工藝技術(shù)。

1激光焊接系統(tǒng)組成

完整的激光焊接系統(tǒng)主要由激光源、激光工作頭、冷卻系統(tǒng)、激光房、機(jī)器人、PLC、送絲系統(tǒng)、激光焊接質(zhì)量檢測(cè)單元及激光功率檢測(cè)等組成。

2常用的激光焊接技術(shù)及其應(yīng)用

白車身上常用的激光焊接技術(shù)主要有激光飛行焊、激光釬焊、激光熔焊四種，接下來本文將對(duì)上述四種焊接技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析說明。

2.1激光熔焊焊接技術(shù)

在汽車制造領(lǐng)域，白車車體焊接整體水平的提高得益于激光熔焊焊接技術(shù)的普遍適用，這一焊接技術(shù) 是以激光為主要能量源使焊絲熔斷，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)金屬板之間的連接。這一技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比有較大的優(yōu)勢(shì)，列舉其三：第一，激光熔斷焊接形成的焊接點(diǎn)具有較強(qiáng)的連續(xù)性，使得車體焊接整體強(qiáng)度大大提升;第二，由于高強(qiáng)鋼相較于普通鋼板它的屈服強(qiáng)度更高，這使得其在車體的側(cè)圍、頂部、車門等部位的使用成為焊接趨勢(shì)。成為這種趨勢(shì)主要有兩個(gè)方面的原因，一則由于傳統(tǒng)的焊接方式質(zhì)量不可靠，二來采用激光熔焊焊接技術(shù)則可實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接，同時(shí)也大大提高了車身的匹配精度;第三，主要突出表現(xiàn)在車體焊接的強(qiáng)度及其精度上。當(dāng)前車體多數(shù)采用鍍鋅鋼板，激光熔焊技術(shù)具有焊接速度快、變形小等傳統(tǒng)焊接技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢(shì)，這極大的提高了車體焊接的強(qiáng)度以及精度。

2.2激光拼焊焊接技術(shù)

激光拼焊焊接技術(shù)對(duì)不同功能、不同規(guī)格的鋼板焊接具有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榧す馄春负附蛹夹g(shù)可最大限度的滿足車體零部件對(duì)焊接材料的要求，是實(shí)現(xiàn)車體輕量化的重要手段。同時(shí)由于激光拼焊焊接技術(shù)可以將不同材質(zhì)、不同規(guī)格的鋼板通過拼焊使其成為一個(gè)整體，并且焊接過程中也減少了對(duì)零部件與模具的使用量，這一舉措減少了焊點(diǎn)數(shù)目，降低了零部件自身重量，極大的提高了鋼材的利用率。再者，這一技術(shù)在車門焊接上的應(yīng)用最為廣泛，優(yōu)勢(shì)也更加明顯，主要體現(xiàn)在通過激光拼焊技術(shù)可以最大限度的減弱點(diǎn)焊焊接帶來的密封性，不僅減輕了車門重量，同時(shí)也降低了車門校對(duì)時(shí)間，使得焊接成本大大降低。

2.3激光釬焊焊接技術(shù)

利用激光釬焊焊接技術(shù)時(shí)，焊縫金屬所需熱量由激光與電弧同時(shí)提供，這使得焊接部位的焊絲表層會(huì)產(chǎn)生更多的金屬揮發(fā)，這個(gè)過程能夠降低激光能量的無效損耗，從而降低所需激光的功率，縮短焊接周期，最后達(dá)到節(jié)約焊接總體成本的目的。而隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展以及車體設(shè)計(jì)理念的更新，激光釬焊焊接技術(shù)在白車身上的應(yīng)用必將更加廣泛。

2.4激光飛行焊

激光飛行焊是近年來出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的一種新型高效焊接技術(shù)，在汽車白車身裝焊車間，激光飛行焊常用于連接兩搭接板。與傳統(tǒng)電阻焊相比，激光飛行焊具有工件變形小、減輕車身質(zhì)量、速度快、強(qiáng)度高、耗材少、設(shè)備穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。其工作原理是用激光機(jī)器人來掃描焊接，機(jī)器人攜帶的激光工作頭通過振鏡高速掃描，在不接觸工件的情況下完成高速焊接。

3電阻點(diǎn)焊與激光飛行焊工藝對(duì)比

（1）時(shí)間效益比較。功效的對(duì)比是激光飛行焊與電阻點(diǎn)焊的最為本質(zhì)的不同，因此在這個(gè)部分將稍微多做一些陳述和比較，具體而言，有以下幾方面的不同：第一，在焊接速度上，雖然激光飛行焊需要焊前工藝（激光打點(diǎn)，以保證焊接時(shí)兩板件間隙，便于鋅蒸汽溢出），但是激光飛行焊焊接的速度能達(dá)到電阻點(diǎn)焊的10倍，其效能極其突出。第二，在工藝上，為了保證焊接的質(zhì)量，電阻點(diǎn)焊每250個(gè)焊點(diǎn)就要進(jìn)行一次修磨，但激光飛行焊檢測(cè)一次功率的時(shí)間可以到每3000點(diǎn)甚至可以到更長(zhǎng)，耗時(shí)功率頻率激光飛行焊甚至不及電阻點(diǎn)焊的1/10，其效能差別之大可謂天差地別。第三，在耗材與備件更換頻率上，激光飛行焊遠(yuǎn)小于電阻點(diǎn)焊。綜上分析，我們可以看出，從時(shí)間效益上講，激光飛行焊的效益遠(yuǎn)超電阻電焊，因此在選擇上，我們更偏重于激光飛行焊。

（2）經(jīng)濟(jì)效益比較。電阻點(diǎn)焊雖然曾經(jīng)在焊接歷史上起過重要的作用，但在科技日益發(fā)達(dá)的今天，與激光飛行焊相比，其高能耗、高污染的弊端已經(jīng)相當(dāng)明顯，其對(duì)于材料及備件的消耗遠(yuǎn)大于激光飛行焊，這使得激光飛行焊更受青睞。雖然激光飛行焊在項(xiàng)目搭建時(shí)花費(fèi)較高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，激光飛行焊的總體經(jīng)濟(jì)成本是低于電阻點(diǎn)焊的。

（3）焊縫形狀與焊縫質(zhì)量比較。在形狀上，激光飛行焊相比于電阻點(diǎn)焊，其焊縫形貌可以根據(jù)工藝要求靈活設(shè)計(jì)。這種靈活性極大方便了焊接工藝，并使得焊縫與車身的融合更為流暢。在質(zhì)量上，激光飛行焊接具有焊縫強(qiáng)度高，熔深大，焊接熱變形小的優(yōu)點(diǎn)，因而常用于車門、頂蓋等外觀件及前縱梁輪轂總成等需要高強(qiáng)度焊接的零件加工。

（4）自動(dòng)化智能化角度比較。激光飛行焊焊接時(shí)，機(jī)器人與焊點(diǎn)的位置關(guān)系更為靈活，只要焊點(diǎn)在機(jī)器人掃描軌跡的范圍內(nèi)即可。而在電阻點(diǎn)焊時(shí)，機(jī)器人軌跡需要隨著焊點(diǎn)位置扭轉(zhuǎn)。這也體現(xiàn)了激光飛行焊的智能優(yōu)勢(shì)，由上述分析可以看出，激光飛行焊已成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，具有良好的應(yīng)用前景。

4結(jié)語

科技日新月異，人們對(duì)技術(shù)的追求也孜孜不倦，就整個(gè)汽車制造業(yè)來講，焊接技術(shù)作為一門極其重要的工藝，也應(yīng)當(dāng)不斷革新，以滿足整個(gè)汽車制造行業(yè)對(duì)于焊接技術(shù)的需要。應(yīng)當(dāng)秉承追求高經(jīng)濟(jì)效益、高時(shí)間效益、高焊縫質(zhì)量、高穩(wěn)定性、高智能化的理念，來推動(dòng)焊接結(jié)束在白車上的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

李會(huì)賓（1989.02）， 性別： 男，民族： 漢，籍貫（精確到市）： 河南省開封市，當(dāng)前職務(wù)： 質(zhì)量工程師，當(dāng)前職稱： 助理工程師，學(xué)歷： 本科，研究方向： 白車身質(zhì)量管控.