文/孫春玲·天鶴汽車(chē)模具有限公司

馬武藝·開(kāi)封市測(cè)控技術(shù)有限公司

目前激光焊接在汽車(chē)車(chē)身沖壓件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在激光拼焊板，可實(shí)現(xiàn)不同材質(zhì)、料厚、涂層的鋼材形成一塊整體的材料，更好地滿(mǎn)足零部件對(duì)材料性能的不同要求，用最輕的重量、最優(yōu)結(jié)構(gòu)和最佳性能實(shí)現(xiàn)車(chē)身輕量化與降本、推廣及應(yīng)用，同時(shí)還降低了汽車(chē)沖壓件模具開(kāi)發(fā)成本、設(shè)計(jì)工藝分析、制造等的研發(fā)成本。

激光焊接的優(yōu)點(diǎn)

激光焊接屬于熔融焊接，通過(guò)能源激光束完成對(duì)接接頭的焊接。其焊接產(chǎn)生的熱量可降到最低，熱影響區(qū)范圍小，熱變形區(qū)最小。

以上優(yōu)勢(shì)決定了其在汽車(chē)沖壓件生產(chǎn)中的重要性，因?yàn)槠?chē)沖壓件在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)板料的平整度要求非常高，激光拼焊板的焊接變形量可以滿(mǎn)足沖壓件生產(chǎn)需求。沖壓件在生產(chǎn)過(guò)程中直接通過(guò)成形翻邊工藝對(duì)料片進(jìn)行成形性加工，因此對(duì)板料的平整性要求更高，同時(shí)激光拼焊板的供應(yīng)質(zhì)量要求會(huì)更高。為了減少板料變形及提升生產(chǎn)效率，鋼廠(chǎng)通常會(huì)采取先焊接后裁剪的方式，減少焊接帶來(lái)的變形量，規(guī)避焊接接頭熔融性差、漏焊、焊縫開(kāi)裂等不良質(zhì)量問(wèn)題。

激光焊在汽車(chē)結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用

就以現(xiàn)有常用的激光焊板料內(nèi)板制件中的幾種進(jìn)行舉例說(shuō)明，例如頂蓋橫梁、輪罩加強(qiáng)內(nèi)板、前圍板加強(qiáng)板等均采用薄板與厚板進(jìn)行激光拼焊來(lái)滿(mǎn)足其在車(chē)身強(qiáng)度功能上的需求。

圖1 為某車(chē)型車(chē)頂蓋橫梁激光拼焊件，其為厚度不等且板料牌號(hào)相同，210P1 激光拼焊板，最厚板料為1.0mm，最薄板料為0.7mm。

圖1 頂蓋橫梁激光拼焊件（板厚0.7mm+1.0mm+0.7mm）

圖2 為某車(chē)型輪罩加強(qiáng)內(nèi)板激光拼焊件，其為厚度不等，板料牌號(hào)相同，HC260YD+Z-50/50-M 激光拼焊板，最厚板料為1.0mm，最薄板料為0.8mm。

圖2 輪罩加強(qiáng)內(nèi)板激光拼焊件（板厚1.0mm+0.8mm）

圖3 為某車(chē)型前圍板加強(qiáng)板激光拼焊件，其為厚度不等，板料牌號(hào)相同，HC420/780DP 激光拼焊板，最厚板料為2.0mm，最薄板料為0.8mm。

圖3 前圍板加強(qiáng)板激光拼焊件(板厚2.0mm+0.8mm)

某車(chē)型前圍板加強(qiáng)板難題攻關(guān)

激光拼焊板的應(yīng)用提高了整車(chē)輪罩、前圍、頂蓋的精度，使整車(chē)匹配調(diào)整節(jié)約時(shí)間、降低人工成本。但該種生產(chǎn)方案對(duì)模具開(kāi)發(fā)造成了比較大的困難，特別如圖3 前圍板加強(qiáng)板，板料厚度斷差較大，工藝分析制件回彈量大。對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的CAE 分析要求較高，同時(shí)還對(duì)設(shè)計(jì)人員的回彈補(bǔ)償技術(shù)要求較高。在該件開(kāi)發(fā)中棱線(xiàn)成形易出現(xiàn)R 角不順、薄板區(qū)域強(qiáng)度不足問(wèn)題、焊接總成變形。

攻關(guān)1：根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)作出了工藝補(bǔ)償分析，并在開(kāi)發(fā)初期進(jìn)行回彈補(bǔ)償解決。

攻關(guān)2：圖4 為針對(duì)圖3 所示的某車(chē)型前圍板加強(qiáng)板激光拼焊件的不等厚沖壓回彈補(bǔ)償分析，灰色制件部位為需補(bǔ)償回彈面。

圖4 前圍板加強(qiáng)板激光拼焊件做回彈補(bǔ)償分析

該件在回彈補(bǔ)償完整后正產(chǎn)出件，精度可以滿(mǎn)足要求，但是面臨的薄板區(qū)域因無(wú)加強(qiáng)筋造成其回彈、強(qiáng)度不足，且因?yàn)楸“迮c厚板斷差超過(guò)薄板的厚度造成的焊接總成變形問(wèn)題需要進(jìn)一步提出解決措施。

攻關(guān)3：圖5 為針對(duì)圖3 某車(chē)型前圍板加強(qiáng)板激光拼焊件總成焊接變形對(duì)單件面差進(jìn)行三坐標(biāo)數(shù)據(jù)打點(diǎn)，針對(duì)圖5 紅圈內(nèi)部位進(jìn)行平行差整改，最終整改結(jié)論為－0.5 至0 的面差范圍，即可滿(mǎn)足總成焊接需求，并能解決焊接變形問(wèn)題。該問(wèn)題需要對(duì)模具進(jìn)行手工補(bǔ)焊研合，進(jìn)行制件回彈補(bǔ)償。

圖5 前圍板加強(qiáng)板激光拼焊板三坐標(biāo)數(shù)據(jù)

總結(jié)：通過(guò)以上各個(gè)攻關(guān)過(guò)程，該件已經(jīng)具備量產(chǎn)焊接需求，并解決了總成焊接變形問(wèn)題。同時(shí)也為我們后期開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品提供了新的開(kāi)發(fā)思路及技術(shù)改進(jìn)方向，有助于提升我們沖壓件開(kāi)發(fā)質(zhì)量及降低模具開(kāi)發(fā)成本。給模具制造商及零部件供應(yīng)商帶來(lái)降本、增效、工藝優(yōu)化等利益，也對(duì)環(huán)境保護(hù)做出了一定的貢獻(xiàn)。

激光拼焊的未來(lái)發(fā)展

激光拼焊具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值對(duì)車(chē)企有很大的誘惑，同時(shí)其對(duì)沖壓件的開(kāi)發(fā)也提出了更大的挑戰(zhàn)，在前期的CAE 分析、工藝排布、技術(shù)人員能力需求上有更高的要求。未來(lái)激光焊也會(huì)用于車(chē)身焊接，激光焊也會(huì)演變成除了激光束以外，有更多的能源方式進(jìn)行焊接來(lái)適應(yīng)不同場(chǎng)景、不同環(huán)境的焊接需求。通過(guò)減少模具的開(kāi)發(fā)成本及降低車(chē)企開(kāi)發(fā)的投資成本，為車(chē)企創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

結(jié)論

⑴激光拼焊技術(shù)有助于降低沖壓件的開(kāi)發(fā)成本及模具開(kāi)發(fā)成本；

⑵激光拼焊也有助于提高開(kāi)發(fā)技術(shù)人員對(duì)于制件回彈CAE 分析的技術(shù)水平；

⑶激光焊也有助于降低車(chē)身重量及整車(chē)開(kāi)發(fā)費(fèi)用，提升整車(chē)匹配狀態(tài)及減少焊接量大帶來(lái)的變形。