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激光焊接是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法，按照工藝類別，主要分兩大類，即激光熔焊和激光釬焊。本文主要針對激光釬焊工藝進(jìn)行分析。

激光釬焊簡介

激光釬焊也稱激光填絲焊，焊接原理如圖1所示，利用激光光束作為熱源，聚焦后的光束照射在填充的焊絲表面上，焊絲在光束能量持續(xù)加熱下熔化形成高溫液態(tài)金屬，液態(tài)金屬浸潤到被焊零件連接處，在適當(dāng)?shù)耐獠織l件下，使之與工件間形成良好的冶金結(jié)合。

圖1 激光釬焊原理

需要注意：工件間的連接是通過釬料熔融金屬實現(xiàn)的，且母材本身不應(yīng)被激光嚴(yán)重熔蝕損傷。

激光釬焊設(shè)備組成

激光釬焊系統(tǒng)組成如圖2所示，主要包括以下幾個部分。

圖2 激光釬焊系統(tǒng)

除此之外，一套完整的焊接工作站還應(yīng)包括：激光焊測試臺、激光源環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、激光功率自動監(jiān)測儀及激光焊機器人軟件功能包等。各系統(tǒng)主要技術(shù)要求簡要如下。

（1）激光源 采用波長1.07μm左右固體激光器，使用光纖傳輸；建議5kW（鋼焊），6kW（鋁焊），激光源需有功率模塊擴展功能；每一路光纖出口都具備激光瞄準(zhǔn)導(dǎo)引紅光；可編程功率階梯功能，可以分別進(jìn)行升降。

（2）激光頭 采用光纖耦合-D型接頭；光纖直徑：600μm；光頭帶準(zhǔn)直鏡保護(hù)鏡和聚焦鏡的抽屜式保護(hù)鏡；鏡組設(shè)計有獨立的水冷系統(tǒng)。

（3）送絲機 具備填充焊絲預(yù)熱的熱絲系統(tǒng)；帶有焊絲末端監(jiān)控傳感器，焊絲用完可報警；帶有實際送絲速度檢測傳感器。

激光釬焊對零件工藝要求

1.在白車身上常見的焊接部位

白車身焊接部位通常為頂蓋與側(cè)圍搭接處、后背門上下段搭接處、側(cè)圍后部流水槽部位等。

2.激光釬焊搭接邊類型

白車身激光釬焊搭接邊主要分兩種：角接、卷邊對接兩種類型，如圖3所示。

圖3 激光釬焊搭接示意

卷邊對接接頭尺寸要求如圖4和表1所示。

表1 卷邊對接接頭尺寸

圖4 卷邊對接接頭示意

角接接頭尺寸要求如圖5和表2所示。

表2 角接接頭尺寸

圖5 角接接頭示意

激光釬焊常見缺陷及影響因素

1.釬焊填充材質(zhì)要求

CuSi3是汽車行業(yè)使用的標(biāo)準(zhǔn)填充金屬絲。應(yīng)根據(jù)材料厚度、搭接結(jié)構(gòu)、焊接速度來選擇金屬絲直徑，可選用不同直徑的金屬絲：φ1.0mm、φ1.2mm和φ1.6mm。一般的選取規(guī)則，卷邊對接形式的焊縫優(yōu)先選用φ1.6mm直徑焊絲，角接形式的焊縫優(yōu)先選用φ1.2mm直徑焊絲。

2.影響焊接質(zhì)量主要因素：

影響激光釬焊焊接質(zhì)量的主要工藝參數(shù)包括如下：

1）激光參數(shù)：激光功率、焊接速度、光斑直徑。

2）送絲參數(shù)：送絲速度、熱絲電流。

3）焊接姿態(tài)：焊接角度。

4）母材結(jié)構(gòu)：零件結(jié)構(gòu)及尺寸。

5）工裝：夾具機構(gòu)及狀態(tài)。

3.常見質(zhì)量缺陷及原因分析

表3 常見質(zhì)量缺陷及原因分析

（續(xù)）

4.金相試驗檢查

以行業(yè)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的頂蓋激光釬焊為例進(jìn)行取樣，進(jìn)行質(zhì)量判定。焊縫的質(zhì)量判定由專業(yè)人員使用專用切割機按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行切割焊縫試樣，通過金相分析儀進(jìn)行金相分析，根據(jù)得出的金相報告報告來判定激光焊縫的焊接質(zhì)量。

（1）衡量指標(biāo)：對質(zhì)量的影響-強度

（2）要求水平：如圖6所示，宏觀金相分析要求水平：其中a≥0.7tmin，b≥0.7tmin（tmin為工件厚度）。

圖6 金相試驗檢查要素

5.返修方法

由于不同的主機廠，所以對缺陷判定及返修存在一定的差異，表4的返修方法供參考。

表4 常見缺陷及返修方法

結(jié)語

新工藝發(fā)展日新月異，為提升焊接質(zhì)量，提前規(guī)避問題，縮短調(diào)試周期，需要不斷的研究激光焊工藝。