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四类激光焊接技术,全面讲解!

2018年12月06日 14:15:36 中国传动网

在高质高效、自动化、柔性化、智能化的制造业趋势下,激光焊接技术在汽车车身制造领域得到的应用也越来越多。本文主要介绍了汽车工业中比较常用的激光焊接技术,并举例介绍了激光焊接技术在江淮汽车的实际应用。

激光焊接技术作为一项激光加工技术,早在1964年就应用在薄小零件的焊接中。随着汽车工业的快速发展及人们需求的不断提高,为满足安全、环保和节能等要求,并实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化发展,从20世纪80年代开始,激光焊接技术开始应用于汽车车身制造领域。

激光焊接技术的分类

1.激光钎焊

激光钎焊即以激光作热源,利用熔点比母材低的材料作填充金属(称为钎料),经加热熔化后,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散,实现连接的焊接方法,其原理如图1所示。激光钎焊工艺应用于焊接,不仅使产品更加美观,提高了密封性,而且显著提高了焊接区域的强度,提升了整车的安全性能。

激光钎焊为目前汽车车身焊接应用广泛的焊接工艺,它的主要优势在于能生成光滑的表面,同时可避免熔化锌镀层。其在车身上多用于以下部位:左右侧围与顶盖接合处(取消车顶橡胶密封条,美观且降低成本);后备箱外板上下两部分的结合;C柱上下两段的结合。

2.激光熔化焊

激光熔化焊是利用激光为热源,在两板件角接处,各熔化两板件部分母材(同时熔化附近焊丝填充两板件角接处),使其形成液体金属,待其冷却后,形成可靠连接的一种焊接方法,其工艺原理如图2所示。

激光熔化焊具体可分为激光熔透焊、激光熔焊(不填丝)和激光熔化填丝焊等,多用于汽车顶盖与地板等处的焊接。

3.激光远程焊接

激光远程焊接是在机器人的第六轴上安装一个振镜扫描头,仅通过镜片摆动反射,实现激光轨迹运动,而无需机器手臂跟随运动。激光远程焊接系统高度柔性化,效率更高,一套系统可取代6~9套普通机器人点焊。激光头与工件距离超过500mm,可延长镜头保护玻璃的使用寿命。

与传统的焊接工业相比,激光远程焊接最大的优点在于能够提高生产率,扫描头的快速镜片运动使得用于定位机械手的时间大大减少,进而大幅度缩短了制造时间,与电阻点焊平均0.5个焊点/s的速度相比,激光远程焊接的速度为3~4个焊点/s,使激光束得到了充分利用。通过大批量生产测试,激光远程焊接同传统的电阻焊接相比,时间缩短了80%。

扫描式镜头高灵活性的另一个重要体现是焊接形状的多样性,如果焊缝为C字形,跟线性的焊缝相比,它的焊接速度明显增加。激光远程焊接多用于汽车白车身分总成上,图3为激光远程焊接的部分实物。

4.激光复合焊

激光复合焊接主要指激光与MIG电弧复合焊接。在这种工艺中,激光和电弧相互作用、取长补短,其工艺原理如图4所示。

激光复合焊比激光焊更加经济。激光-MIG焊采用激光束和电弧共同工作,焊接速度高、焊接过程稳定且热效率高,同时允许更大的焊接装配间隙。激光-MIG复合焊的熔池比MIG焊的要小,热输入低、热影响区小且工件变形小,大大减少了焊后纠正焊接变形的工作。激光复合焊结合效果如图5所示。

激光焊接的优势及不足

1.激光焊接的优势

(1)激光束的激光焦点光斑小,功率密度高,可焊接一些高熔点、高强度的合金材料。

(2)焊缝强度高,焊接速度快,焊缝窄且表面状态好,免去焊后清理等工作。

(3)热量输入小,热影响区小,工件收缩和变形小,无需焊后矫形。

(4)搭接边较传统点焊缩短,有利于车身轻量化及降低成本。

(5)可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位多路同时或分时焊接。

(6)生产效率高,加工质量稳定可靠,经济效益和社会效益良好。

2.激光焊接的不足

(1)激光焊接由于激光聚焦光斑尺寸小、焊缝窄,对工件装配精度要求高。焊件位置必须非常精确,要求光束在工件上的位置不能有明显偏移,务必在激光束的聚焦范围内。若工件装配精度或光束定位精度达不到要求,很容易造成焊接缺陷。激光焊接对焊缝形状的要求如图6所示。

(2)激光填丝焊工艺控制比较困难。激光填丝焊属于熔焊,聚焦光斑分别照射到工件和焊丝上。熔池较小,要使不断送进的焊丝均匀熔化,光丝相对位置的准确控制非常重要。

(3)焊道凝固较为快速,可能存在气孔及脆化的缺陷。

(4)由于飞溅大,穿透焊的焊缝相对于钎焊更粗糙,但是强度比普通点焊要强得多。

(5)与其他焊接方法相比,激光器及其相关系统的成本较高,前期一次性投资较大。

由于以上的情况对整车厂的技术及经济实力提出了较高要求,制约了激光焊接技术在国内的广泛应用。目前它在我国白车身制造中的应用相对来说还比较有限,不过也有不少厂家已经有比较好的应用效果。

结语

根据激光焊接技术在汽车厂的实际应用效果,可以看出,采用激光焊接不仅能降低车身重量、提高车身的装配精度,同时还能大大加强车身的强度,在用户享受舒适的同时,为其提供更好的安全保障。相信随着激光焊接技术难题的不断突破和制造工艺的不断提高,激光焊接必将成为未来汽车白车身制造工艺中的重要组成部分。

供稿:网络

本文链接:tech/detail.aspx?id=34846

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