激光焊接技術(shù)最新研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

王福海

摘要：現(xiàn)如今，我國科技水平發(fā)展迅速，制造業(yè)也在不斷發(fā)展。激光焊接技術(shù)在汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域的運用極大地提升了生產(chǎn)效率，但影響激光焊接質(zhì)量的因素也較為龐雜。本文主要對汽車車身激光焊接技術(shù)的發(fā)展與運用進(jìn)行有效的探究與分析，通過當(dāng)前汽車車身激光焊接技術(shù)的發(fā)展概況進(jìn)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：激光焊接技術(shù);研究進(jìn)展;應(yīng)用現(xiàn)狀

引言

激光技術(shù)歷經(jīng)了50多年的發(fā)展與積累，在材料加工、醫(yī)療、通訊、尖端武器等領(lǐng)域均備受青睞。其中激光焊接技術(shù)以其能量密度大且集中、熱輸入小、高度自動化、加工效率高等無可比擬的優(yōu)勢，在汽車制造業(yè)尤其是車身制造中廣泛應(yīng)用。以激光熔焊、激光釬焊為代表的先進(jìn)連接技術(shù)，廣泛用于車身底板前端、側(cè)圍門檻、側(cè)圍后輪罩、車門、行李箱蓋、后圍板等零件的焊接，在極大地加快加工效率，增強連接強度的同時，也顯著地提升了整車美觀性。

1激光焊接原理

廣義的激光焊接是以激光作為熱源的一種焊接方法，按其原理可分為熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。熱傳導(dǎo)型焊接功率密度在104-105W/cm2，它是通過激光將熱量傳遞至被焊材料表面，表面熱量再向內(nèi)部擴散，從而使被焊材料熔化，形成焊接熔池。熱傳導(dǎo)焊焊縫熔深淺，焊接速度慢。激光深熔焊功率密度在105-107W/cm2，它通過激光在金屬表面形成“小孔”，材料表面發(fā)生氣化，激光能量借助“小孔效應(yīng)”而被材料內(nèi)部吸收，從而形成焊縫，焊縫深寬比大，焊接速度快。

2激光焊優(yōu)缺點

激光焊優(yōu)點是焊接速度快，焊接熱輸入量小，熱影響區(qū)小，焊接應(yīng)力小，工件變形小，可以獲得高質(zhì)量的接頭強度和較大的深寬比;且可焊材料多，如難熔金屬、熱敏感性強的材料，還可用于非金屬材料的焊接，如陶瓷、有機玻璃;可達(dá)性好，可借助反射鏡使光束達(dá)到一般焊接方法無法施焊的位置，特別適合微型零件和遠(yuǎn)距離焊接;不要求與焊縫區(qū)直接接觸，可穿過透明介質(zhì)對密閉容器內(nèi)的工件進(jìn)行焊接，如可焊接玻璃密封容器內(nèi)的鈹合金等劇毒材料。

激光焊的缺點是激光器及焊接系統(tǒng)各配件的價錢較為昂貴，因此初期投資及維護(hù)成本比傳統(tǒng)焊接工藝高;難以焊接反射率較高的金屬。由于激光焊接的聚焦光斑較小，所以對工件接頭的裝備精度要求較高，很小的裝備偏差就會產(chǎn)生較大的加工誤差。

3汽車車身激光焊接技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

3.1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(jìn)車身尺寸精度的更好提升。運用激光拼焊，能夠促進(jìn)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(xué)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。

3.2車門折邊-激光填絲熔焊

通常，車門四周采用傳統(tǒng)的折邊工藝進(jìn)行連接，內(nèi)外板連接前涂敷折邊膠提升連接強度，采用機器人滾邊、模具壓邊或?qū)C包邊的形式完成外板對內(nèi)板的包覆成型。該種工藝外表面質(zhì)量相對不穩(wěn)定，且在折邊工藝后需考慮復(fù)雜的防竄動工藝（單邊焊、感應(yīng)加熱、CMT++焊接等）來保證內(nèi)外板間的相對尺寸，加上鋁合金零件的折邊性能差，易出現(xiàn)開裂問題，目前寶馬、奔馳等豪華品牌創(chuàng)新開發(fā)并應(yīng)用激光填絲熔焊在鋁合金車門折邊位置。

首先對外板進(jìn)行預(yù)折邊變形，然后在內(nèi)板和外板形成的角接焊縫位置添加釬料進(jìn)行熔化焊接。該工藝能夠省去折邊膠、折邊、防竄動等復(fù)雜工序的同時，能夠獲得良好、穩(wěn)定的外表面質(zhì)量。

3.3頂蓋和后尾門激光釬焊

激光釬焊是以激光作為熱源，采用熔點低于母材的釬料，將釬料和連接部位加熱到母材熔點之下、釬料熔點之上，釬料填滿零件間隙，然后冷凝形成焊縫的焊接過程。釬料液相線溫度高于450℃為硬釬焊，釬料液相線溫度低于450℃為軟釬焊。軟釬焊一般用于電路板、電子元器件的連接，車身采用的激光釬焊為硬釬焊，目前，激光釬焊在頂蓋及后尾門上的應(yīng)用較為成熟，國內(nèi)外各大主機廠均有該位置使用激光焊接生產(chǎn)的應(yīng)用。焊接生產(chǎn)中，控制的關(guān)鍵要素是零件的匹配間隙、焊接功率、焊接速度及送絲速度，需在批量生產(chǎn)前結(jié)合使用設(shè)備進(jìn)行試驗驗證。

3.4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(biāo)。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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)乘坐舒適性得到更好改善。

結(jié)語

本文以激光焊接在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用為切入點，概述激光焊接原理和優(yōu)缺點，重點介紹了激光焊接在底盤、動力總成零部件、車身等改制中的應(yīng)用，并簡要介紹各項應(yīng)用實施過程中需要控制的工藝關(guān)鍵點。新產(chǎn)品試制環(huán)節(jié)與量產(chǎn)環(huán)節(jié)在焊接工藝選擇及實施中，有相同點，也有產(chǎn)量、節(jié)拍、成本、周期要求差異而帶來的不同點，未來，激光焊接在新產(chǎn)品試制及小批量生產(chǎn)中還有更大的發(fā)展空間，有待探索與開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[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.

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