汽車白車身激光焊接質量及影響因素分析

劉戰楠 宋勝溥 劉永均 畢勝

一汽-大眾汽車有限公司成都分公司 四川 成都 610000

汽車是我國重要的產業支柱之一，對我國的經濟發展有著重要的影響，汽車工業的競爭主要體現在汽車質量方面的競爭，在汽車的焊接工藝，直接會影響到車聲的外觀質量與裝配的難易程度，所以汽車車身的焊裝工程對汽車的制造工藝有著重大的影響，目前激光焊接的技術已經成為汽車工業生產的一個重要標準，將激光焊接技術應用到汽車白車身上有利于提高汽車行業資深的核心競爭力。

1 激光焊接應用

激光焊接包括激光釬焊與激光熔焊還有激光切割，激光釬焊又包括汽車的頂蓋、后蓋與側圍，激光熔焊包括四門與側圍，激光切割包括頂蓋與側圍。相比傳統的焊接，激光焊接的焊接強度高，比傳統工藝的點焊，可以提高30%的焊接強度，焊接速度快焊接速度達85mm/s，這是其他焊接工藝所無法比擬的零件變形小極短的時間內完成熔化過程并冷卻，對鋼板的形變改變極小焊縫美觀，激光釬焊只需打磨便可獲得好的外觀，不需加任何裝飾條。車身是汽車非常重要的零部件，會影響到車的整體性能，也會影響到汽車的個性化設計效果，車身是由白車身與其他相關附件構成的，白車身是已經焊接完成但是還沒有進行噴漆的車身，白車身由各種零部件焊接而成，車門與前板制件都屬于白車身。焊接是汽車生產過程中比較重要的一個工藝，汽車的焊接質量與對汽車的整體造型、汽車的承載能力與汽車的使用年限等都有著密切的關系，所以采用先進的焊接工藝可以提高汽車焊接的質量。汽車的焊接過程需要用到焊接夾具，但不是所有的焊接夾具都符合要求，所以要選擇多點定位的加緊功能的夾具，才能確保車身焊接的貼合性。由于部分汽車車身的使用的板件與桿件都比較薄，剛性也不好，所以，焊接如果處理不好，則會影響到車身的質量。

2 激光釬焊設備組成和工作原理

激光釬焊設備組成包括激光發生系統、激光鏡頭系統、送絲系統與機器人控制系統，而激光釬焊的工作原理包括在進行激光照射時，鋼板溫度上升會大于銅焊絲的溫度，并且通過熱傳導銅焊絲升至液化溫度點，出現激光移出，液態Cu凝固就會將鋼板連接在一起。

激光焊接的技術與各種因素有關，其中金屬材料對激光吸收的影響，由于金屬中存在的自由電子密度非常大，但是光波電磁腸道震動影響了自由電子的生產次波，這種情況下，比較容易出現反射波與透射波，強度比較大，所以一般來說，只有比較薄的金屬表面才能吸收透射波。在金屬材料的加工中，會常常用到激光，主要利用了激光的光熱效應，在熱加工的過程中，被加工單材料會將激光吸收進去，將光能轉化成熱能，在焊接的過程中，焊接材料會被激光照射，在激光的照射下發生相互作用，進入到焊接材料的內部，但在焊接過程中，熱效應與工件吸收光束的能力有著密切的關系，比較亮的金屬表面會對激光有著強反射作用，隨著溫度上升，金屬會加大光的吸收率，也會隨著電阻率的增加而增大，金屬對激光的吸收，取決于材料的特性與表面的粗糙度等因素。在激光的作用下，焊接材料還會出現某種能量，而且能量還比較強，像動能、激發能等等，這些能量最后都會轉化成為熱能，在激光的照射下，金屬晶體中的電子會與激光光子之間產生非彈性的碰撞，在碰撞過程中，能量出現轉移，從光子轉移到電子，從高能級轉變到低能級，金屬內部電子碰撞，是能量轉換為熱振功能，在能量變化的過程中，焊接的溫度也會發生變化，讓材料的溫度逐漸升高。

激光功率的焊接工藝藝術參數對激光焊接白車身的影響非常大，如果激光的功率過高，在加工時就會出現等離子。激光的加工過程中出現了等離子體屬于金屬蒸汽等離子體，出現這種現象的主要原因就是金屬材料的電離能要低于保護氣體。在周圍氣體流動不充分的情況下，激光功率密度如果過高，也會影響周圍氣體形成等離子體。

3 激光釬焊關鍵技術

激光釬焊關鍵技術包括：光滑平整的激光焊縫、車身激光釬焊后狀態、車身噴涂后狀態三種，會影響焊接的因素包括零件材質，表面搭接面的幾何形狀、零件批次、過程參數、焊縫質量控制、人員素質、過程控制、應用范圍、車的種類與設備，送絲系統等等。汽車的激光焊接的質量控制是非常重要的，所以一定要做好設備的保養，在影響汽車的激光焊接的質量的因素中，很多質量的缺陷都是由于設備的故障造成的，因此，日常的設備保養與維護特別重要。激光設備的保養要注意檢查和保護玻璃鏡片，及時更換被損壞的鏡片并清理夾具與焊接飛濺殘留物，加固夾具的螺栓，檢查激光器中的弧光燈是否有問題，如果發現老化問題，則需要及時的進行更換，對一些輔助設備也要進行日常的保養。激光焊接對焊件的裝配精度有著比較高的要求，如果裝配精度與光束定位精度不能滿足要求，就會容易出現焊接缺陷，所以良好的準確的夾緊技術是激光焊接的保障，通常在白車身生產使用的激光焊接距離要控制在0.2毫米。

4 激光焊接應用暢想

隨著目前激光焊接技術應用的成熟性與普遍性，未來會有更穩定、更高效的焊接技術會不斷的出現，目前也有機器人對白車身進行焊接的作業，提高了感覺到質量與生產效率，并且避免了焊接的時候會出現的問題，還節省了大量的人力、物力、財力等，逐漸的將激光激光焊接技術推向自動化與高校化，更多的高效的焊接技術也能推動汽車行業的快速發展，隨著焊接技術的發展，激光焊接技術也會越來越多的應用到汽車的各個領域。我國也要跟隨世界汽車發展的腳步，將汽車生產領域與激光焊接技術進行良好的應用與配合，增強在汽車行業的國際競爭力，推動我國汽車行業的發展。

5 結束語

綜上所述，近些年來，激光應用的技術得到了快速的發展，激光作為一種比較優異的材料加工熱源得到了非常廣泛的應用，激光加工技術也變得越來越成熟，我國的汽車車身焊接技術也朝著自動化方向發展，但在應用自動化技術之前，一定要提高焊接的工藝，來確保汽車焊接的質量。