摘 要：目前中國汽車行業(yè)正處于高速發(fā)展階段，激光釬焊技術(shù)因其高精度、高效率、低熱輸入等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于車身頂蓋、落水槽和后蓋區(qū)域的焊接。本文系統(tǒng)分析了激光釬焊的原理及特點(diǎn)，介紹了激光釬焊系統(tǒng)及設(shè)備，以頂蓋激光釬焊為例，探討常見質(zhì)量缺陷及控制方案，以期為相關(guān)應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：激光釬焊 質(zhì)量缺陷 控制方案 汽車制造

1 緒論

隨著汽車輕量化和高強(qiáng)度材料應(yīng)用的不斷推進(jìn)，車頂與側(cè)圍連接技術(shù)逐漸由傳統(tǒng)電阻點(diǎn)焊、MIG焊等發(fā)展為激光釬焊。激光釬焊作為一種先進(jìn)的焊接技術(shù)，利用激光束高能量密度實(shí)現(xiàn)高精度連接，在有效提高車身強(qiáng)度的同時，兼具美觀性和良好的密封性能。然而，由于激光釬焊涉及多個工藝參數(shù)和材料特性，生產(chǎn)過程中常出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，影響焊縫的力學(xué)性能和密封性。因此，深入分析激光釬焊質(zhì)量缺陷的成因，并提出相應(yīng)的控制措施，是提升車身制造質(zhì)量的關(guān)鍵。

2 車頂激光釬焊工藝概述

2.1 激光釬焊原理

激光釬焊是通過高功率激光束作用于填充焊絲，使其熔化并潤濕母材表面，實(shí)現(xiàn)釬焊連接。通常采用銅基（如CuSi3或CuAl合金絲）或鎳基釬料，因其潤濕性好，能夠在母材表面均勻鋪展，從而形成致密的焊縫。釬焊過程中，激光束主要加熱釬料，母材溫度一般不超過熔點(diǎn)，因此母材不會熔化，僅通過釬料與母材之間的擴(kuò)散作用形成連接。

2.2 車頂激光釬焊特點(diǎn)

在汽車制造中，車頂通常采用激光釬焊工藝與側(cè)圍或車身骨架連接。這種焊接方式的主要優(yōu)勢包括。

（1）低熱輸入：母材不熔化，僅填充金屬熔化，減少了焊接變形和熱影響區(qū)。

（2）高焊接速度：激光釬焊焊接速度快，可達(dá)3-6 m/min，適用于汽車生產(chǎn)線的大規(guī)模應(yīng)用。

（3）優(yōu)異的焊縫質(zhì)量：焊縫光滑美觀，提高了車身外觀質(zhì)量。

（4）更高的車身強(qiáng)度：激光釬焊較傳統(tǒng)點(diǎn)焊焊接強(qiáng)度提高30%以上，減少車身在行駛過程的變形和異響，提升了整車的安全性能。

（5）更好的密封性能：激光釬焊焊接密封性好，車頂無需涂刷PVC密封膠及安裝密封條，同時也提高了車身的美觀度。

（6）適用于薄板焊接：由于母材不熔化，特別適用于汽車制造中0.6-1.2 mm的高強(qiáng)度鋼或鋁合金板材焊接。

然而，與其他焊接模式相比，激光釬焊設(shè)備投入成本更高，且由于激光焊接工藝的復(fù)雜性，其對車身零件匹配的要求特別高，對工藝參數(shù)的變化特別敏感[1]，對激光釬焊設(shè)備的穩(wěn)定性要求特別嚴(yán)格，任何一個微小的變化都可能造成焊接質(zhì)量缺陷。

3 激光釬焊系統(tǒng)及設(shè)備

激光釬焊系統(tǒng)主要由激光發(fā)生器、激光鏡組、送絲機(jī)構(gòu)、機(jī)器人及控制系統(tǒng)組成[2]。

3.1 激光發(fā)生器

常用的激光發(fā)生器根據(jù)激勵介質(zhì)的不同分為CO2激光器、固體激光器和半導(dǎo)體激光器。其中半導(dǎo)體激光器因光電轉(zhuǎn)換效率高、適合薄板焊接、經(jīng)濟(jì)性高等優(yōu)點(diǎn)，在汽車制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

3.2 激光鏡組

激光鏡組的作用是將光纖傳輸?shù)募す馐M(jìn)行耦合準(zhǔn)直、聚焦，傳遞到加工區(qū)域，同時配有適用于焊絲自動輸送的導(dǎo)向[3]。從激光發(fā)生器發(fā)射的激光具有一定的發(fā)散角，通過激光鏡組的調(diào)節(jié)使得光束更加準(zhǔn)直，能量更加集中。

3.3 送絲機(jī)構(gòu)

釬焊填充金屬通常采用送絲系統(tǒng)進(jìn)行供給，送絲精度對焊接質(zhì)量影響較大。推拉式送絲機(jī)構(gòu)可保證穩(wěn)定的送絲速度和出絲的準(zhǔn)直度。

3.4 機(jī)器人及控制系統(tǒng)

現(xiàn)代汽車制造采用六軸機(jī)器人集成激光釬焊頭進(jìn)行自動化焊接，確保焊縫一致性，并提高生產(chǎn)效率?？刂葡到y(tǒng)通過工業(yè)總線控制激光發(fā)生器、激光鏡組、送絲機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)的時序動作，完成整套焊接工作。

4 常見質(zhì)量缺陷及控制方案

車頂激光釬焊的一些常見缺陷，有焊縫波浪、氣孔、凹陷、假焊、焊瘤和缺口等，以下進(jìn)行逐一討論。

4.1 焊縫波浪

焊縫表面不平整（波浪）——肉眼查看焊縫表面粗糙，高低不平，用手觸摸焊縫表面不光滑。

4.2 氣孔

氣孔——內(nèi)因：焊絲、零件本身的雜質(zhì)、油污和鍍鋅層揮發(fā)導(dǎo)致；外因：空氣中的氣體高溫時滲入焊縫。

4.3 凹陷

凹陷——指焊縫中存在下塌情況，影響表面美觀及降低焊接強(qiáng)度，一般與頂蓋、側(cè)圍的匹配縫隙有關(guān)。

4.4 假焊

假焊（焊縫斷開）——最嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷之一，產(chǎn)生原因主要有焊縫處激光能量低、激光中止和焊絲卡絲等。

4.5 焊瘤和缺口

焊瘤和缺口——一般發(fā)生在焊縫起始端、結(jié)束端。主要由于始末兩端焊絲和激光開啟與關(guān)閉時間設(shè)置不合理導(dǎo)致。

4.6 燒穿

母材燒穿——最嚴(yán)重的缺陷之一，主要是由于高能量的激光直射鈑金表面所致。

4.7 鋸齒

焊縫邊緣鋸齒——最常發(fā)生的問題之一，產(chǎn)生的原因是由釬焊焊液浸潤性不足及打磨不良導(dǎo)致。

4.8 焊料飛濺

焊料飛濺——最常發(fā)生的問題之一，主要產(chǎn)生的原因?yàn)殁F料受到輸入熱量過多、母材表面臟污。

4.9 表面過燒

表面過燒——最常發(fā)生的問題之一，主要產(chǎn)生的原因?yàn)槟覆氖艿降妮斎霟崃窟^多。

5 總結(jié)

隨著時代的發(fā)展、消費(fèi)需求的提升，人們對于汽車性能和外觀有著更高的要求。車頂激光釬焊作為汽車制造中的關(guān)鍵工藝，因其高效率、高質(zhì)量等優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用。通過優(yōu)化預(yù)處理工藝、合理設(shè)置焊接參數(shù)、加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控等措施可有效控制如焊縫波浪、氣孔、凹陷、假焊、焊瘤和缺口等常見缺陷。未來，隨著智能制造和人工智能技術(shù)的發(fā)展，激光釬焊的工藝控制將更加精準(zhǔn)，為汽車制造業(yè)帶來更高質(zhì)量的焊接解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]章敏，龔文良，周宇斌.車頂激光釬焊常見質(zhì)量缺陷及控制[J].汽車工藝師，2018（08）：46-51.

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[3]金豪，吳靜臻，滕飛.白車身頂蓋激光釬焊加工系統(tǒng)分析[J].汽車制造業(yè)，2019（9）：3.