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简析汽车制造中的激光焊接技术

                           发表日期:2022-12-12

激光焊接技术具有焊接工艺效率高和柔性好的特点,在汽车制造过程中,可用于汽车车身的焊接和各类汽车零部件的焊接,降低汽车车身整体重量,提高车身装配精度,满足汽车制造轻量化和安全性能提高的需求,同时也能降低汽车制造中的装配成本和冲压成本,提高车身的一体化程度。

激光焊接原理

激光焊接,其本质属于熔融焊接技术,以激光束为主要能源,通过一定的冲击力,完成焊件的焊接工作。其激光束的产生需要通过光学振荡器来实现,大功率的激光束作用于金属表面后,可以快速将金属汽化,当熔融金属液包裹汽化孔后,可以在应力反作用下和加热冷却的方法下,形成焊缝,最终完成对金属的焊接工作。需要注意的是,激光束在不同功率下有着不同的密度,对焊缝的深浅度也有影响,随着激光束密度的提高,会加大熔深程度,焊缝更深。反之,则会降低熔深程度,熔深更浅。

激光焊接的优缺点

激光焊接技术所具有的优势,在当前的汽车制造中发挥着重要作用。主要表现在以下几个方面:实际焊接受到的热影响范围小,变形量也较低。焊接的质量和精度较高,能在保证质量的前提下保证美观度。具体焊接操作较为灵活,效率高,可以满足企业需要。施工噪音小,且有着不俗的节能效果。适用于质地脆、强度高和熔点高的材料焊接。
不过,激光焊接技术也有一定的缺陷,具体表现为:对焊接的位置要求高,需要注重焊接要求的范围。不适用于厚度大的材料。当焊接材料有着高导热性时,会影响焊接效果。能量转换效率低,同时焊道的凝固时间较快,一定程度上制约了焊接效果。

激光焊接技术的实际应用

激光自熔焊接

激光焊接技术中,激光自熔焊接指两个或者多个焊接部分,在融化和冷却过程后凝聚成一个整体,完成有效焊接。在激光自熔焊接中不需要添加焊剂就可以完成焊接,能节省焊接成本。具体操作中,在激光束的作用下,使焊接部分的表面温度在短时间内达到沸点,金属汽化会生成一个孔洞,如图1所示,在金属蒸汽的反冲压力跟液态金属的表面张力、重力达到平衡状态后,孔洞则不再加深,在深度稳定的小孔闭合后,就完成了激光深熔焊接。
目前,在汽车制造中,激光自熔焊接的应用面较为广泛,经常用在车身的拼焊、组焊和零部件的焊接中。

简析汽车制造中的激光焊接技术
图1

远程激光焊接

在激光焊接技术中,激光远程焊接可以在高速扫描振镜头的帮助下进行远距离加工,对零件进行不同功率激光束的焊接。因其特有的技术优势,目前被大量应用于奔驰的全景天窗和大众、奥迪的侧围焊接中。在当前应用激光远程焊接于汽车制造中时,有着以下几方面优势:

  • 有较强的定位精度,可以实现快速焊接,满足汽车企业的制造需求。
  • 可结合不同的结构强度进行焊接,实现不同焊缝形状的需求。

新耐视远程激光焊接头可提供多种焊接工艺模式,能实现灵活的焊缝尺寸、焊缝分布和焊缝方向,在不宜达到的工件内侧也可以实现相同的焊接强度,缩短焊接周期。

激光钎焊

在激光焊接技术中,激光钎焊技术有着造型美观和密封性强、焊缝强度高的优点。具体原理是将激光束通过聚焦打在焊丝表面,在融化焊丝后填补于焊接的部位,以钎焊层完成焊接。此方法虽然与熔焊类似,但在实际操作中母材是不被熔化的。因此,需要钎料熔点低于母材,通过液态钎料实现有效的焊接。其原理如图2所示。

简析汽车制造中的激光焊接技术
图2

目前激光钎焊多被用于行李箱盖焊接、顶盖和侧围连接上。在使用该技术时,需要注意焊接过程会受到很多因素的影响,尤其是工艺参数的影响。例如,焊接速度、激光功率和光斑直径等方面,需要结合实际的焊接,对以上工艺参数进行调整和设计,以保证激光钎焊的有效性。

新耐视激光钎焊头FT3配置触觉跟踪系统,以焊丝为导向,可自适应解除跟踪,能独立、自动的补偿焊缝侧向和高度方向的偏差。FT3可以与任何主控机集成,支持数字通讯与绝大多数的现场总线。

激光电弧复合焊接

在激光焊接中,激光电弧复合焊接的原理是将激光热源和电弧进行结合,在一个熔池上共同作用,进而实现焊接。焊接原理如图3所示,该焊接方式有着变形小、速度快和适应能力高的特点。复合热源焊接时能够有效地减缓熔池金属的凝固速度,使相变能够充分地进行,有利于焊接熔池中气体的逸出,提高焊缝质量。减少气孔、裂纹、咬边等缺陷,可以满足对外观要求较高的工件。

简析汽车制造中的激光焊接技术
图3

激光填丝焊接

在激光焊接技术中,激光填丝焊接的原理是在焊缝中添加特定的焊接材料,通过激光束融化填充的焊接材料,从而形成焊接接头。激光填丝焊接与传统的非填丝焊接方式相比,有着明显的优势,既可以扩大激光焊接的使用范围,也能在较小的功率下完成对厚板的焊接,并且有着较高的焊接效果。需要注意的是,在激光填丝焊接的应用中,不仅要对焊丝进行融化,也要对母材进行融化,从而在母材上生产小孔使焊丝和母材进行充分相融,生成新的混合熔池。混合熔池和焊丝、母材有着明显的区别,可以改善母材本身存在的一些性能缺点,在使用成分合理的焊丝作为填充材料后,保证焊缝具有较高的耐磨性和耐腐蚀性。

针对汽车制造行业,不同的激光焊接技术有着不同的利用价值。汽车的不同部位选择合理的焊接方式,有利于提高汽车制造的整体质量,并且在焊接成本、焊接效率上也满足汽车企业的需求。

       
   
 

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