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摘? 要：伴隨著生活水平的提升，人們對(duì)包括安全及舒適程度在內(nèi)的汽車(chē)質(zhì)量和性能等方面的要求得越來(lái)越高。激光焊接技術(shù)在汽車(chē)制造中的應(yīng)用，能夠有效提升焊接的精度以及質(zhì)量，對(duì)汽車(chē)質(zhì)量的提升有著重要的促進(jìn)作用。本文首先對(duì)激光焊接技術(shù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，然后介紹了幾種激光焊接技術(shù)在汽車(chē)制造中的應(yīng)用，旨在進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)激光焊接技術(shù)的了解，增進(jìn)激光焊接技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：激光焊接;汽車(chē)制造;質(zhì)量

中圖分類號(hào)：U466? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1005-2550（2021）01-0063-04

Abstract： With the improvement of living standards， people have higher and higher requirements on automobile quality and performance including safety and comfort. The application of laser welding technology in automobile manufacturing can effectively improve the precision and quality of welding， which plays an important role in the improvement of automobile quality. In this paper， the briefly principle， advantages and disadvantages of laser welding technology have been introduced firstly， and then several applications of laser welding technology in automobile manufacturing have been recommended， in order to promote the understanding and application of laser welding technology.

Key Words： Laser Welding; Automobile Manufacturing; Quality

在汽車(chē)制造的過(guò)程中，由于對(duì)零部件的質(zhì)量要求非常高，因此需要對(duì)大量的零件進(jìn)行精加工和測(cè)試。在車(chē)身焊接、零部件焊接、厚板拼焊等方面，激光焊接技術(shù)的應(yīng)用以其自身工藝的優(yōu)越性、安全性、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)受到了青睞并得到廣泛應(yīng)用。因此，了解激光焊接技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)并加強(qiáng)對(duì)激光焊接技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)進(jìn)一步提升汽車(chē)制造的整體安全性和質(zhì)量精度有著重要的意義。

1? ? 激光焊接技術(shù)

1.1? ?原理

從本質(zhì)上來(lái)看，激光焊接技術(shù)實(shí)際上是屬于熔融焊接技術(shù)，其主要是以激光束作為能源，將激光束在焊件的接頭處進(jìn)行沖擊，以此來(lái)達(dá)到焊接的目的。其原理是通過(guò)光學(xué)震蕩器來(lái)產(chǎn)生高功率的激光束，并將激光束作用于金屬表面，在較短的時(shí)間內(nèi)將金屬汽化，汽化孔被熔融金屬液包圍，通過(guò)應(yīng)力反作用、加熱與冷卻等方式來(lái)形成焊縫，完成金屬零件的焊接。激光束本身的密度對(duì)焊縫的深淺有著一定的影響，密度較高的時(shí)候，其熔深就越大，使得焊縫也就越深，反之，密度越小其熔深也就越小，焊縫也就越淺。

1.2? ?優(yōu)缺點(diǎn)

激光焊接技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：在工作的過(guò)程中熱影響的范圍較小且由于熱傳導(dǎo)而導(dǎo)致的變形量較小;焊接的精度、質(zhì)量較高且外形較為美觀;操作靈活方便，工作效率非常高;工作過(guò)程中產(chǎn)生的噪音較小，節(jié)能環(huán)保的程度較高;對(duì)于一些質(zhì)地堅(jiān)硬、熔點(diǎn)較高、易脆裂的材料來(lái)說(shuō)具有較好的功效。

在激光焊接技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，其在發(fā)揮自身優(yōu)越性的同時(shí)也存在著一定的弊端，其主要表現(xiàn)在：對(duì)焊接的位置和要求的范圍較為嚴(yán)格，是一種“精細(xì)活”;對(duì)焊厚度較大的工件來(lái)說(shuō)在生產(chǎn)線上并不適合使用激光焊接技術(shù)，也就是說(shuō)激光焊接技術(shù)的適用范圍有限;高反射性、高導(dǎo)熱性材料焊接中使用激光焊接技術(shù)會(huì)影響到材料本身的焊接性;能量的轉(zhuǎn)換效率較低;焊道凝固的速度過(guò)快可能會(huì)導(dǎo)致氣孔、脆化等情況出現(xiàn);激光焊接相關(guān)設(shè)備較為昂貴。

2? ? 激光焊接技術(shù)在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

為了降低或消除激光焊接技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的缺陷性問(wèn)題，需采用復(fù)合焊接工藝來(lái)進(jìn)行，包括激光電弧復(fù)合焊接、激光與感應(yīng)熱源復(fù)合焊接等，并加強(qiáng)輔助工藝的應(yīng)用，包括激光填絲焊接、激光遠(yuǎn)程焊接等。本文就幾個(gè)常見(jiàn)的、優(yōu)越性較高的激光焊接技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

2.1? ?激光自熔焊接

激光自熔焊接是指需要焊接的兩個(gè)部分或是多個(gè)部分，自身熔化、冷卻進(jìn)而凝聚成一個(gè)整體，達(dá)到焊接的目的。該焊接的方式在使用的過(guò)程中不需要添加焊劑，整個(gè)過(guò)程依靠的是工件自身的物理性質(zhì)，達(dá)到熔接在一起的目的。當(dāng)激光功率密度達(dá)到一定值的時(shí)候，工件表面的溫度在較短的時(shí)間內(nèi)迅速上升并達(dá)到其沸點(diǎn)，使得金屬汽化，并形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的孔洞。當(dāng)金屬蒸汽反沖壓力與液態(tài)金屬表面張力、重力等達(dá)到一個(gè)平衡值后，細(xì)長(zhǎng)的孔洞不再繼續(xù)加深，最終形成一個(gè)性質(zhì)穩(wěn)定、深度穩(wěn)定的孔洞，當(dāng)小孔閉合后，焊縫就此形成，激光深熔焊接完成。

在汽車(chē)制造的過(guò)程中，激光自熔焊接主要應(yīng)用于車(chē)身組焊、拼焊以及零部件焊接等方面。早些年，很多汽車(chē)的頂蓋和側(cè)圍連接處都使用激光自熔焊接，而現(xiàn)階段，已經(jīng)很少有汽車(chē)在此方面使用激光自熔焊接了，使用釬焊的較多。大眾旗下有很多車(chē)型在側(cè)圍焊接的時(shí)候會(huì)使用到激光自熔焊接方式，如途觀、速騰、邁騰等。車(chē)門(mén)焊接中依然有部分車(chē)型在使用激光自熔焊接方式，如高爾夫、邁騰、標(biāo)致、雪鐵龍等。此外，使用激光拼焊方式來(lái)進(jìn)行車(chē)身的制造能夠在很大程度上降低零件、模具等的成本，有效提升汽車(chē)產(chǎn)品本身的試制競(jìng)爭(zhēng)力。按照焊縫的類型進(jìn)行分類，可以分為單條直線焊縫、復(fù)數(shù)直線焊縫、非直線焊縫等多個(gè)類型，其中單條焊接縫類型的生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單，所以該類型的應(yīng)用范圍較為廣泛。

2.2? ?激光填絲焊接

激光填絲焊接主要是指在焊縫中填充特定的焊接材料，然后用激光束對(duì)其進(jìn)行熔化進(jìn)而形成焊接接頭。該方法與其他的非填絲焊接方式相比較具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，如：能夠有效提升焊縫的質(zhì)量并擴(kuò)大激光焊接的適用范圍，同時(shí)對(duì)精度的提升有著重要的作用;能夠利用較小的功率來(lái)對(duì)厚板進(jìn)行焊接，且成型效果較好，變形較小，減少了焊接過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷問(wèn)題;能夠通過(guò)改變填絲的成分來(lái)控制焊接縫區(qū)域范圍內(nèi)的組織性能等。

在實(shí)際使用的過(guò)程中，該技術(shù)不僅僅需要焊絲，同時(shí)也需要熔化母材，并能夠在母材上形成小孔效應(yīng)以及較深的熔池，焊絲本身的成分與母材本身的金屬成分充分混合到一起，形成了新的混合熔池。新的混合熔池元素比例、質(zhì)量等與焊絲、母材等有著較大的區(qū)別，所以，使用該技術(shù)的時(shí)候可以以實(shí)際需求、母材本身的性能缺陷等為基礎(chǔ)，選擇成分合適的焊絲作為填充材料，添加到焊接過(guò)程中，有效改善和提升焊縫的抗裂性、耐腐蝕性、耐磨性等。此外，激光填絲焊能夠?qū)崿F(xiàn)多道堆疊焊接，能夠?qū)崿F(xiàn)兩層焊道之間的有機(jī)熔合，因此，該技術(shù)具備焊接大厚度接頭的能力。

2.3? ?激光電弧復(fù)合焊接

激光電弧復(fù)合焊接方式主要是指將激光熱源與電弧復(fù)合起來(lái)，共同作用在同一個(gè)熔池上達(dá)到焊接的目的（如圖1所示）。該方式結(jié)合了激光、電弧的優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)性較強(qiáng)，變形較小，焊接的速度較快。激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)中所涉及到的電弧類型主要有TIG電弧、等離子弧、GMA電弧等，其中GMA電弧是較為常見(jiàn)且應(yīng)用最為廣泛的類型。

在實(shí)際情況中，電弧電壓會(huì)直接影響到焊接過(guò)程的穩(wěn)定性、焊縫熔寬大小等，當(dāng)電弧電壓過(guò)大的時(shí)候容易導(dǎo)致焊接過(guò)程不穩(wěn)定，特別是在角接焊縫處較容易導(dǎo)致弧偏吹的情況產(chǎn)生。而當(dāng)電弧電壓過(guò)小的時(shí)候，很可能會(huì)導(dǎo)致短路的情況發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致焊接過(guò)程中飛濺明顯增加。因此，為了能夠保證焊接的質(zhì)量和效果，在考慮增大焊接電流的過(guò)程中也要適當(dāng)提升焊接的電壓，根據(jù)焊接方法、相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式都能夠來(lái)對(duì)電壓值以及電流值進(jìn)行合理估算。為了保證電壓以及電流能夠處在最佳的配合狀態(tài)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)送絲的速度來(lái)自動(dòng)匹配相應(yīng)的電壓值和電流值。在現(xiàn)有的車(chē)型中，很多車(chē)型都會(huì)使用到激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)，如：奧迪A8車(chē)型的側(cè)頂梁上有各種規(guī)格和形式的接頭，這些接頭就是采用激光電弧復(fù)合焊接工藝來(lái)完成焊接的。

2.4? ?激光遠(yuǎn)程焊接

激光遠(yuǎn)程焊接技術(shù)主要是借助高速掃描振鏡頭來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)距離的加工，將不同功率密度的激光束通過(guò)反射來(lái)聚焦在零件表面，對(duì)其進(jìn)行有效焊接（如圖2所示）。激光遠(yuǎn)程焊接技術(shù)具有非常多的優(yōu)勢(shì)，其主要表現(xiàn)在：定位精度非常高，且能夠在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速焊接，焊接的效率較高;在焊接的過(guò)程中不會(huì)與相關(guān)夾具、光學(xué)鏡片等產(chǎn)生反應(yīng)而導(dǎo)致污染的情況出現(xiàn);能夠根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需求來(lái)進(jìn)行焊接，從而形成需要的焊縫形狀;總生產(chǎn)效率較高，能夠適應(yīng)大量汽車(chē)零部件的焊接需求。在現(xiàn)階段，該技術(shù)主要應(yīng)用于汽車(chē)的車(chē)門(mén)、側(cè)圍等方面，如奔馳的天窗、福特的側(cè)圍等。

雖然激光遠(yuǎn)程焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)較多，但與此同時(shí)，該技術(shù)也存在著一定的不足。在使用該技術(shù)的過(guò)程中，其對(duì)材料、裝備精度等方面的要求是非常高的，特別是在焊縫處的貼合精度方面有著較高的要求。當(dāng)工件的厚度較大的時(shí)候，焊縫的深度也會(huì)增大，相應(yīng)的，在焊縫處的剪切強(qiáng)度就會(huì)變得很低。

2.5? ?激光釬焊

激光釬焊技術(shù)主要是以激光束為熱源，將激光束聚焦后照射在焊絲表面上，將焊絲熔化后填充到需要焊接的工件之間，通過(guò)釬焊層來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的焊接。該方法與熔焊方式有著一定的區(qū)別，在焊接的過(guò)程中釬焊方法中的母材是不熔化的，使用的釬料的熔點(diǎn)要低于母材，所以當(dāng)零件與釬料被加熱到熔化的時(shí)候，可以用液態(tài)的釬料與母材相互溶解和擴(kuò)散，并在母材間隙中進(jìn)行浸潤(rùn)，通過(guò)毛細(xì)流動(dòng)來(lái)進(jìn)行填縫，讓零件之間實(shí)現(xiàn)有效的連接。激光釬焊技術(shù)有著自身的優(yōu)缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在：焊縫成型較為美觀，且具有良好的密封性，焊縫本身的強(qiáng)度較高。其缺點(diǎn)表現(xiàn)在：釬料本身的力學(xué)性能會(huì)對(duì)接頭處的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，接頭處的強(qiáng)度和耐熱性很容易達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，焊接過(guò)程的要求較為嚴(yán)格。釬焊工藝通常應(yīng)用于行李箱蓋、頂蓋側(cè)圍連接處等，如：奧迪A3、海馬、奇瑞的行李箱蓋。

需要注意的是，在使用釬焊的過(guò)程中有很多工藝參數(shù)都會(huì)對(duì)焊接的過(guò)程和質(zhì)量產(chǎn)生影響，包括光斑直徑、激光功率、焊接速度、送絲速度等，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇合適的參數(shù)進(jìn)行施工。同時(shí)要對(duì)釬焊絲校準(zhǔn)、釬焊絲溫度、間隙尺寸、出光控制、焊接速度與送絲速度匹配等方面加以控制。

3? ? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在汽車(chē)制造和生產(chǎn)的過(guò)程中，激光焊接技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提升制造的質(zhì)量和效率都有著重要的作用。相關(guān)單位必須要掌握各種激光焊接技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及適用范圍等內(nèi)容，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的激光焊接技術(shù)來(lái)進(jìn)行各種焊接工作，為汽車(chē)的質(zhì)量提供基礎(chǔ)保障。

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