激光焊接在白車身制造過程中的運用

羅世杰

（上海交通大學，上海 200240）

隨著制造技術的不斷發展，激光焊接這一新技術已悄然進入我國的汽車制造領域。由于消費者對汽車外觀和品味的要求不斷提升，目前電阻點焊工藝在很多外露區域已經難以滿足客戶對汽車的高品質要求。現在汽車后蓋的造型上越來越復雜，尤其是拍照板區域，往往會采用很大的凹形設計，而這種設計往往使用一副后蓋外板的模具是難以實現的，為了克服這一問題，工藝上需要將后蓋板分成上下2塊來制造，將上下兩塊板拼接的過程究竟采用哪種焊接方式才能確保沒有焊點印記的外露呢？目前汽車外形的設計已經越來越復雜，但設計出來的汽車需要通過哪些工藝才能制造出來呢？復雜的外觀型面需要用什么連接方式去連接呢？這些問題，都隨著激光焊接技術的問世而獲得了解決方案。

目前來看，國外汽車工業中，激光焊接應較早，成功的經驗也比較豐富。我國尚處于起步階段，在合資企業中開始嘗試這方面的技術。

相對于傳統的電阻點焊工藝，激光焊接的優點在于：

1 降低熱能需要量，縮小熱影響區金相變化范圍，熱傳導變形小。

2 降低厚板焊接所需的時間，有些工藝升值可省掉填料的使用。

3 不需使用電極，沒有電極污染或受損的顧慮。

4 激光束易于聚焦、對準及受光學儀器所導引，可放置在離工件適當之距離，且可在工件周圍的機具或障礙間再導引，其他焊接法則因受到上述的空間限制而無法發揮。

5 焊接件可放置在封閉的空間。

6 激光束可聚焦在很小的區域，可焊接小型且間隔相近的部件，

7 可相互接合各種異質材料。

8 易于以自動化進行高速焊接。

9 焊接薄材或細徑線材時，不會像電弧焊接般易有回熔的困擾。

10 不受磁場所影響。

11 不需真空，亦不需做X射線防護。

激光焊接在目前國內應用過程中，也存在比較明顯的劣勢：

1 焊縫位置需精確定位。

2 焊件需使用工裝夾具時，必須確保焊接件的位置與激光束投射的位置對準。

3 最大可焊厚度受到限制滲透厚度遠超過19mm的工件，生產線上不適合使用激光焊接。

4 鋁、銅及其合金等材料的焊接性會受激光所改變。

5 當進行中能量至高能量的激光束焊接時，需使用等離子控制器將熔池周圍的離子化氣體驅除，以確保焊道的再出現。

6 焊道快速凝固，可能有氣孔及脆化的顧慮。

7 設備昂貴。

與傳統的點焊生產工藝相比，點焊的車輛焊點呈現明顯的點狀結構，外觀明顯，對于一些需要外露的區域明顯無法適用。尤其是現在整個國內汽車行業的不斷成熟，消費者在購車過程中考慮的因素也越來越多，消費群體也越來越成熟。出于對中高檔車的需求，電阻焊在外觀方面已經完全無法滿足客戶需求。

比如在車頂與側圍之間的焊接中，過去傳統的工藝為電阻點焊后再在該區域安裝一條車頂飾條以用于遮丑，這一方法在行業內也是默認并沿用至今。而現如今越來越多的中高檔汽車中，車頂飾條這一零件已經取消。沒有車頂飾條、沒有前后擋玻璃的橡膠蕾絲已經成為了中高檔車的標志。點焊留出的難看且明顯的焊接痕跡已無法滿足這些要求。而激光焊接可以形成一條從車頂最前端延升至最后端的一條完美曲線，再輔以簡單膠條和油漆工藝，可以形成完美的外觀，從外觀上完全可以替代車頂飾條的美觀作用。

從焊接強度來看，電阻點焊為單獨焊點，而激光焊縫為一條連續焊點，其焊接強度更強，能抵抗更大的整車撞擊能力，安全性能更好。

目前歸納的車頂激光焊接的主要質量要求有如下幾條：

1 洞——指焊穿至少上層板；

2 氣孔——指造成的不連續空洞；

3 回熔（板材雖已熔化但未成為焊縫）——被焊板材包含超出要求長度的回熔；

4 飛濺——可見表面飛濺；

5 漏焊——焊縫含有一段長度的漏焊；

6 焊縫位置向車頂方向——焊縫與指定位置發生偏離；

7 大于 40mm長度的零件匹配差導致焊接質量和表面不合格——焊縫呈鋸齒狀。

激光焊接是一種高精度、高自動化、高柔性的焊接工藝，要實現完美的焊接質量，不僅需要先進的設備，更需要與之匹配的工藝參數，其加工過程中的眾多參數公差范圍窄，要求非常苛刻。此外，激光釬焊有著比激光熔焊更高的表面質量要求，故其焊接質量的控制難度更高。

目前，應用于車身的激光焊接主要有兩種方式：一種為熔焊，不需要填充物質，激光直接作用在工件表面上進行焊接，主要用于難以接近的部位，實施非接觸遠程焊接，如汽車四門內板分總成、B柱內板總成等工件的焊接；另一種為填充焊，即業界通常所說的“釬焊”——激光發生器發出的激光束聚焦在焊絲表面上加熱，使焊絲受熱熔化（母材未熔化）潤濕母材，填充接頭間隙，與母材結合，形成焊縫，實現良好的連接，主要用于汽車頂蓋、行李箱蓋等工件的焊接，表面質量要求非常高。

奇瑞公司A5車型的行李箱蓋外板就采用了激光釬焊工藝進行焊接。奇瑞A5的行李箱蓋外板為冷軋低碳鋼板，采用卷對接接頭，焊縫長約1.2m，焊絲為φ1.2mm的硅青銅焊絲。

[1]李力鈞.現代激光 加工及其裝備[M].北京：北京理工大學出版社，1993.