激光焊接工藝在汽車行業(yè)的應(yīng)用

激光焊接技術(shù)作為一種新型的先進(jìn)焊接工藝在眾多金屬產(chǎn)品制造領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。其中汽車行業(yè)因?yàn)椴捎媒饘俨考啵虼嗽谏a(chǎn)過程中需要多次進(jìn)行金屬工件的連接。激光焊接機(jī)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要技術(shù)手段。因?yàn)榧す夂附优c傳統(tǒng)的汽車車身焊接技術(shù)相比具有能量密度高、焊接速度快、焊接變形小、柔性好等優(yōu)勢。本文從多方面介紹了激光焊接在汽車車身焊接中的應(yīng)用。

激光深熔焊工藝

激光深熔焊是指激光功率密度達(dá)到一定水平時(shí)，使材料表面發(fā)生汽化而形成匙孔，孔內(nèi)金屬蒸汽壓力與四周液體的靜壓力和表面張力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，激光可通過匙孔照射到孔底，隨著激光束的運(yùn)動(dòng)形成連續(xù)的焊縫。激光深熔焊焊接過程中不需要添加輔助焊劑或填料，完全利用工件自身材料焊接為一體。

激光深熔焊得到的焊縫一般光滑平直，變形量小，有利于提升汽車車身的制造精度；焊縫的抗拉強(qiáng)度較高，保證了汽車車身焊接質(zhì)量；焊接速度快，有利于提高焊接生產(chǎn)效率。

在汽車車身焊接中，激光深熔焊工藝可以滿足車身組焊和拼焊的焊接需求。在車身組焊中主要用于車身頂蓋、側(cè)圍、車門等區(qū)域的焊接，在車身拼焊中主要用于不同強(qiáng)度、不同厚度、不同涂層的鋼板焊接。

激光填絲焊工藝

激光填絲焊接是在焊縫中預(yù)先填入特定焊絲或在激光焊接過程中同步送入焊絲來形成焊接接頭的工藝方法。相當(dāng)于在激光深熔焊的同時(shí)向焊縫熔池中輸入近似同質(zhì)的焊絲材料。

相比激光深熔焊，激光填絲焊應(yīng)用于汽車車身焊接有兩個(gè)方面的優(yōu)勢，一是可大幅提升待焊汽車車身部件之間裝配間隙的容忍度，解決激光深熔焊對(duì)坡口縫隙要求過高的問題；二是可以通過使用不同成分含量的焊絲改善焊縫區(qū)域的組織分布，進(jìn)而調(diào)控焊縫性能。

在汽車車身制造過程中，激光填絲焊工藝主要應(yīng)用在車身鋁合金和鋼材部件的焊接。特別是汽車車身鋁合金部件焊接過程中，其熔池表面張力較小，易導(dǎo)致熔池下塌，而激光填絲焊工藝在激光焊接過程中通過焊絲的熔化可以較大程度上解決熔池塌陷問題。

激光填釬焊工藝

激光釬焊利用激光作為熱源，激光束經(jīng)過聚焦后照射到焊絲表面使焊絲熔化，熔化的焊絲滴落并填充到待焊工件之間，釬料與工件之間發(fā)生溶解和擴(kuò)散等冶金效應(yīng)，從而使工件達(dá)到連接的效果。

與激光填絲焊接工藝不同，激光釬焊工藝只熔化焊絲而不熔化待焊工件。激光釬焊具有良好的焊接穩(wěn)定性，但得到的焊縫抗拉強(qiáng)度較低。

在汽車車身焊接過程中，激光釬焊工藝主要對(duì)接頭強(qiáng)度要求不高的車身部位進(jìn)行焊接，如車身的頂蓋和側(cè)圍之間的焊接、后備箱蓋上下部之間的焊接等。

激光電弧復(fù)合焊工藝

激光-電弧復(fù)合焊接是采用激光和電弧兩種熱源同時(shí)作用到待焊工件表面，使工件經(jīng)過熔化、凝固后形成焊縫的一種復(fù)合焊接工藝。

激光-電弧復(fù)合焊接兼具了激光焊接和電弧焊的優(yōu)點(diǎn)，一是在雙熱源的作用下，焊接速度得以提高，使熱輸入變小，焊縫變形量小，保持了激光焊接的特點(diǎn)；二是具有更好的橋接能力，裝配間隙容忍度更大；三是熔池的凝固速度變慢，有利于消除氣孔、裂紋等焊接缺陷，有利于改善熱影響區(qū)組織和性能；四是由于電弧的作用，使其能夠焊接高反射率、高導(dǎo)熱系數(shù)的材料，應(yīng)用材料的范圍更廣。

在汽車身制造過程中，激光-電弧復(fù)合焊接工藝主要應(yīng)用于車身鋁合金構(gòu)件和鋁合金-鋼異種金屬結(jié)合處的焊接，主要是針對(duì)裝配間隙較大的部件進(jìn)行焊接，如汽車車門部分位置的焊接，這是因?yàn)檠b配間隙能發(fā)揮激光-電弧復(fù)合焊接的橋接性能。

除了以上幾種常見的激光焊接工藝之外，隨著汽車制造業(yè)對(duì)車身焊接效率要求的提升以及汽車輕量化制造面臨的異種材料焊接需求的增加，激光點(diǎn)焊、激光擺動(dòng)焊、多光束激光焊以及激光飛行焊等工藝在汽車車身焊接中的應(yīng)用得到關(guān)注。激光焊接工藝作為一種新型焊接方式，將會(huì)不斷創(chuàng)新，為汽車行業(yè)帶來更有利的發(fā)展。