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激光焊接白车身 优异材料加工热源广泛应用

发布时间: 2017-10-13 11:16     来源: 光易网

近十年来我国的众多汽车制造厂纷纷开始应用激光焊接,来进行白车身的焊接。在对国外技术实行引进-模仿-国产化的道路上,我国汽车制造厂不断突破重重技术难题,积累了自己的经验和成果。

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从20世纪80年代德国大众汽车制造厂率先采用激光焊接白车身以来,激光作为一种优异的材料加工热源在汽车白车身焊接中应用越来越广泛。

单就白车身中采用激光焊接最普遍的车顶、侧围和后盖上来说,在一些欧美系汽车制造厂已经成为一种标准化的加工工艺。例如奥迪汽车的车顶与后行李箱盖焊接已经完全放弃点焊,也完全放弃了针对点焊的大法兰和用于密封条的凹槽设计,进而采用法兰边更短,材料单一的法兰对接设计,在提高车身强度的同时满足了对车身轻量化、减少工艺步骤、提高生产效率的要求。随着欧美汽车制造厂对激光焊接技术的成熟使用,白车身的激光焊接不再是一种高端的焊接技术。

近十年来我国的众多汽车制造厂也纷纷开始应用激光进行白车身的焊接,在亚洲已经走在日韩车系的前面。在对国外技术实行引进-模仿-国产化的道路上,我国汽车制造厂不断突破重重技术难题,积累了自己的经验和成果。如江淮汽车的大尺寸、长行程的薄板结构件的焊接,就是在德系车激光站的基础上进行了适合自己工艺特点的改装后投产运行的。

激光焊接白车身薄板最显著的优点是能量集中,焊接速度快。不同焊缝搭接形式可采用的焊接工艺不同,焊接强度也有所不同。在此我们先总结一下目前汽车白车身焊接所采用的几种主要焊缝接形式,以及用于这些搭接形式的焊接工艺。

焊接工艺的区分

激光溶焊具有功率密度高,加热集中,可以焊接高熔点材料,焊缝宽度小,直线性好,焊缝技术强度相对较高等优点。缺点是焊缝易腐蚀,焊接中熔孔稳定性要求高,焊接参数调节范围小,焊缝缺陷率很高,焊缝表面不平整,需后续打磨工序。

激光钎焊的优点是,激光能量底,热影响和车身变形小,可焊接复杂的几何形状,镀锌层烧损少,焊缝不宜腐蚀,焊接参数调节范围大,焊接飞溅少,焊接状态稳定,焊缝缺陷率极低,焊缝成形美观,焊后仅需简单处理甚至无需处理。在无焊接缺陷的前提下对比溶焊所得到的焊缝强度略低,激光钎焊对焊丝和光斑以及焊点三处的相对位置精度要求高。

焊缝搭接方式

白车身目前普遍采用的焊缝搭接方式包括:双层/多层重叠搭接,角焊缝,法兰对接焊缝。不同的车身部位目前采用的搭接方式不同,主要是出于对母材材质,焊缝强度,外观以及焊接成本等因素的考虑。

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双层/多层重叠搭接

目前采用最多的焊缝搭接形式,主要用于汽车A,B,C柱、车底、侧围、挡泥板等多个部位。这种拼接方式主要采用激光深熔焊,焊接精度要求低,形成的焊缝强度高,设备价格低,操作简单。但在焊接镀锌板以及表面带有油和水的材质时,由于镀锌层和水油气的挥发极易形成气孔甚至透洞等焊接缺陷。在焊接前大多需要对板材打锚,使板材间形成空隙,易于排出挥发气体。板材间空隙距离须确保在0.2–0.3毫米之间,空隙太小排气效果差,空隙过大焊缝易形成塌陷,这就对打锚设备精度提出很高要求,并增加生产工序,降低生产效率。

为了提高焊接速度,目前市面上有多种飞行激光焊头,其所焊接的焊缝拼接多是双层叠加。

角焊缝

主要用于车门外框、车窗框、后行李箱盖等部位。这种拼接方式焊接部位位于上层板的截断面,焊接部位镀锌层,油和水的挥发气体有足够的排放空间,焊缝质量很大程度上得以改善。钎焊和熔焊均可采用。但激光光斑需要准确作用于焊接点,定位难度极高,所以在起始的激光焊接中,采用这种拼接方式不多。

角焊缝相对于双层/多层搭接的另一个优点是法兰边较短,在当前车身轻量化的趋势中越来越多的被采用。

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法兰对接焊缝

主要用于车顶,车后行李箱盖,流水槽等部位。对这种焊缝的焊接主要采用激光钎焊。这种对接方式实现了夹具以及焊接在母材同一侧的可能性,使夹具和车身设计更加简单。同时,焊接过程中拼接的下部有足够的空间排放挥发气体,可以避免镀锌层和油水气的挥发对焊缝质量的影响。焊缝成型及佳,焊接表面过渡流畅光滑,焊接后稍加处理甚至不处理就可以进入喷涂阶段,但由于其占用空间较多,所以主要用于对焊接外观要求高的车顶和后行李箱盖还有流水槽的激光钎焊。焊接中对焊丝还有激光光斑相对于焊缝位置的确定,基本上还是采用Scansonic的焊缝跟踪专利技术。

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