激光焊在白車身的質量控制

付文欽 , 賈相如

（1.江鈴五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330100； 2.江西省質監局質量處，江西 南昌 330029）

激光焊在白車身的質量控制

付文欽1, 賈相如2

（1.江鈴五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330100； 2.江西省質監局質量處，江西 南昌 330029）

激光焊主要應用在車身不等厚板的拼焊和車身焊接，焊接質量會影響到白車身的焊接強度和剛度，影響到后續工序的裝配。本文主要闡述激光焊接缺陷產生的原因以及控制方法。

激光焊接缺陷 控制方法

引言

在傳統的白車身的焊接工藝中, 點焊和CO2焊是焊接的主要形式。近年來，隨著汽車焊接工藝的不斷發展，加上激光焊技術的成熟和完善，國內外的汽車企業開始引入激光焊技術。相對點焊和CO2焊的優點是焊接熔深更好、高速焊接時電弧較高的穩定性、焊縫的韌性更好，焊接連接力更強。通常，激光焊主要應用在車身不等厚板的拼焊和車身焊接。焊接質量會影響到白車身焊接強度和剛度，影響到車身的密封性和裝配精度，因此，合理的焊接工藝開發設計、運行平穩的工裝設備以及監控手段和有效返修方法才能保證白車身的焊接質量。

1 激光焊的焊接方法

激光焊是利用激光的高溫，將焊件之間的原子融合在一起的焊接方式。在白車身焊接主要應用有激光熔焊和激光釬焊兩種，熔焊時焊縫中不添加任何物質，激光直接在連接部位加熱焊接；釬焊時需要添加釬料作為填充材料，激光束加熱融化焊絲填充間隙與母材融合。

2 激光焊缺陷產生原因及控制方法

2.1 激光焊接缺陷

在實際應用中，激光焊接受到焊接軌跡、工裝夾具、焊接設備、板材變形等多種因素的影響，焊接后產生的焊縫缺陷依然存在。特別是在焊接軌道的起點、終點、拐彎位置，對這些位置焊接時要格外關注避免質量問題重復發生。激光焊接過程中的缺陷主要有氣孔、焊縫不平整、表面飛濺、起點和終點處焊縫偏差、偏弧、焊接燒穿和過燒、焊接變形等，這些焊接缺陷不僅影響裝配精度和外觀，并且返修難度大。

2.1.1 氣孔

氣孔產生的原因：

（1）焊接接觸表面上含有氧化物、污垢、油和其他雜質。

（2）激光束與焊絲的交叉位置偏移。

（3）透鏡鏡片損耗。

氣孔的控制方法：

（1）焊件要保證表面清潔和無形變等質量缺陷。

（2）調整激光束與焊絲的交叉位置。

（3）根據工藝要求定期更換透鏡鏡片。

2.1.2 焊縫不平整

焊縫表面高低不平、粗糙、焊角尺寸不均勻、視為焊縫不平整，其產生的原因：

（1）零件間的焊接間隙過大。

（2）焊接速度和送絲速度不匹配。

（3）定位夾具不精確。

焊縫不平整的控制方法：

（1）焊件來料尺寸合格、外觀平整。

（2）焊接速度、送絲速度、激光功率要搭配選擇，焊縫質量才能得到保證。為了保證良好的焊接質量。焊接速度一般選取為100-260cm/m[1]。

（3）夾具BASE平面上要裝有OPEN GATE 系統，以確保白車身在激光焊接過程中的精確定位。

2.1.3 表面飛濺

表面飛濺產生的原因：

（1）導電嘴磨損、焊絲伸長量過長。

（2）工件表面上的氧化物、污垢、油和其他雜質增大了接觸電阻。過厚的氧化物層甚至會使電流不能通過。局部的導通，由于電流密度過大，則會產生飛濺。

（3）焊槍與焊縫之間的焊接角度不對。

表面飛濺的控制方法：

（1）定期更換導電嘴，及時清理導電嘴上面的焊渣；調整焊絲伸長量。

（2）焊件要保證來料表面清潔和無形變等質量缺陷。

（3）調整焊槍與焊縫之間的角度，一般小于45度。

（4）增加打磨裝置或人工打磨。

2.1.4 起點和終點處焊縫偏差

起點和終點處焊縫偏差產生的原因：

（1）焊接件來料的尺寸偏差。

（2）激光焊接時的始、末選點位置的選取，導致焊縫成形不飽滿或熔滴過長。

起點和終點處焊縫偏差的控制方法：

（1）加強來料檢測，保證焊接件尺寸、型面合格。

（2）按照工藝要求定期檢測、調整激光焊接時的始、末位置點，確保焊接穩定。

2.1.5 偏弧

偏弧是焊絲與焊縫之間的角度偏離焊接位置，其產生原因：

（1）焊縫與焊槍中心位置不對中。

（2）焊件間的焊接接口縫隙不均勻。

偏弧的控制方法：

（1）調整焊縫與焊槍中心位置使其對中。

（2）焊件來料的坡口尺寸要保證合格。

2.1.6 焊接燒穿和過燒

焊接過程中，能量過大時會產生熱量的積累、導致焊縫發生燒穿或過燒。

燒穿和焊瘤產生的原因：

（1）熔池溫度過高。

（2）冷卻系統工作不正常。

燒穿和過燒的控制方法：

（1）應用焊接質量檢測設備，如果發現焊接過程熔池溫度過高應調整焊接參數。

（2）按照工藝要求對冷卻系統進行檢查，確認冷卻泵是否工作正常，定期進行設備的維護和保養。

2.1.7 焊接變形

焊接過程的不均勻受熱以及由它引起的局部變形，是產生焊接應力和變形的根本原因[2]。并且在不同的焊接位置，焊接變形也大不相同。明顯的焊接變形不僅影響車身外觀質量，而且修復起來也比較困難。

焊接變形產生的原因：

（1）焊接件的結構設計不合理，設計時沒有考慮預留反變形的余量大小和方向。

（2）裝焊的順序不合理。

焊接變形的控制方法：

（1）設計合理的焊接結構，設計時考慮預留反變形的余量大小和方向。

（2）在滿足工藝要求的情況下，可以分若干工位進行裝焊，防止焊接集中過熱而產生形變。

（3）利用支撐和定位夾緊的方式來增加焊接件的剛度，減小焊接時形變。

3 結論

激光焊接缺陷必須得到更好的控制和改善。提高焊接質量建議以下幾點：

（1）早班開始前進行試片焊接，檢測焊接試片是否合格。

（2）嚴格按照工藝卡要求設置工藝參數（電流、壓力）。

（3）對來料進行檢查，確保來料尺寸合格。

（4）加強生產過程中的工裝設備檢查（日常點檢和周期點檢），確保工裝設備正常運轉。

（5）嚴格按照工藝卡要求檢測激光焊熔深，氣孔、夾渣、裂紋，焊縫長度，焊縫飽滿程度是否滿足工藝要求，（對關鍵部位進行100%檢測）對不合格品進行及時返工或報廢處理。

控制好以上關鍵環節，就可以有效的控制焊接質量從而減少不合格品數量。目前，激光焊接逐漸的替代了傳統的點焊、二氧化碳焊接，不僅提高了焊接質量和生產效率，而且使車身的剛度提升30%從而提高了車身的安全性。因此，激光焊接在白車身焊接中應用更加廣泛。

[1] 王軍.汽車后行李箱艙蓋外板激光填絲焊接質量控制[J]. 焊接技術,2010，（6）；58-60

[2] 李國凡，武萬斌，陳書強，趙建忠. 汽車車架焊接及質量控制[J]. 研究與開發，2013, (2)；77- 79

付文欽，男，1982年7月，工程師

郵箱：wzhang1@jmc.com.cn