激光焊接在白车身制造过程中的运用

罗世杰

（上海交通大学，上海 200240）

随着制造技术的不断发展，激光焊接这一新技术已悄然进入我国的汽车制造领域。由于消费者对汽车外观和品味的要求不断提升，目前电阻点焊工艺在很多外露区域已经难以满足客户对汽车的高品质要求。现在汽车后盖的造型上越来越复杂，尤其是拍照板区域，往往会采用很大的凹形设计，而这种设计往往使用一副后盖外板的模具是难以实现的，为了克服这一问题，工艺上需要将后盖板分成上下2块来制造，将上下两块板拼接的过程究竟采用哪种焊接方式才能确保没有焊点印记的外露呢？目前汽车外形的设计已经越来越复杂，但设计出来的汽车需要通过哪些工艺才能制造出来呢？复杂的外观型面需要用什么连接方式去连接呢？这些问题，都随着激光焊接技术的问世而获得了解决方案。

目前来看，国外汽车工业中，激光焊接应较早，成功的经验也比较丰富。我国尚处于起步阶段，在合资企业中开始尝试这方面的技术。

相对于传统的电阻点焊工艺，激光焊接的优点在于：

1 降低热能需要量，缩小热影响区金相变化范围，热传导变形小。

2 降低厚板焊接所需的时间，有些工艺升值可省掉填料的使用。

3 不需使用电极，没有电极污染或受损的顾虑。

4 激光束易于聚焦、对准及受光学仪器所导引，可放置在离工件适当之距离，且可在工件周围的机具或障碍间再导引，其他焊接法则因受到上述的空间限制而无法发挥。

5 焊接件可放置在封闭的空间。

6 激光束可聚焦在很小的区域，可焊接小型且间隔相近的部件，

7 可相互接合各种异质材料。

8 易于以自动化进行高速焊接。

9 焊接薄材或细径线材时，不会像电弧焊接般易有回熔的困扰。

10 不受磁场所影响。

11 不需真空，亦不需做X射线防护。

激光焊接在目前国内应用过程中，也存在比较明显的劣势：

1 焊缝位置需精确定位。

2 焊件需使用工装夹具时，必须确保焊接件的位置与激光束投射的位置对准。

3 最大可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件，生产线上不适合使用激光焊接。

4 铝、铜及其合金等材料的焊接性会受激光所改变。

5 当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。

6 焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的顾虑。

7 设备昂贵。

与传统的点焊生产工艺相比，点焊的车辆焊点呈现明显的点状结构，外观明显，对于一些需要外露的区域明显无法适用。尤其是现在整个国内汽车行业的不断成熟，消费者在购车过程中考虑的因素也越来越多，消费群体也越来越成熟。出于对中高档车的需求，电阻焊在外观方面已经完全无法满足客户需求。

比如在车顶与侧围之间的焊接中，过去传统的工艺为电阻点焊后再在该区域安装一条车顶饰条以用于遮丑，这一方法在行业内也是默认并沿用至今。而现如今越来越多的中高档汽车中，车顶饰条这一零件已经取消。没有车顶饰条、没有前后挡玻璃的橡胶蕾丝已经成为了中高档车的标志。点焊留出的难看且明显的焊接痕迹已无法满足这些要求。而激光焊接可以形成一条从车顶最前端延升至最后端的一条完美曲线，再辅以简单胶条和油漆工艺，可以形成完美的外观，从外观上完全可以替代车顶饰条的美观作用。

从焊接强度来看，电阻点焊为单独焊点，而激光焊缝为一条连续焊点，其焊接强度更强，能抵抗更大的整车撞击能力，安全性能更好。

目前归纳的车顶激光焊接的主要质量要求有如下几条：

1 洞——指焊穿至少上层板；

2 气孔——指造成的不连续空洞；

3 回熔（板材虽已熔化但未成为焊缝）——被焊板材包含超出要求长度的回熔；

4 飞溅——可见表面飞溅；

5 漏焊——焊缝含有一段长度的漏焊；

6 焊缝位置向车顶方向——焊缝与指定位置发生偏离；

7 大于 40mm长度的零件匹配差导致焊接质量和表面不合格——焊缝呈锯齿状。

激光焊接是一种高精度、高自动化、高柔性的焊接工艺，要实现完美的焊接质量，不仅需要先进的设备，更需要与之匹配的工艺参数，其加工过程中的众多参数公差范围窄，要求非常苛刻。此外，激光钎焊有着比激光熔焊更高的表面质量要求，故其焊接质量的控制难度更高。

目前，应用于车身的激光焊接主要有两种方式：一种为熔焊，不需要填充物质，激光直接作用在工件表面上进行焊接，主要用于难以接近的部位，实施非接触远程焊接，如汽车四门内板分总成、B柱内板总成等工件的焊接；另一种为填充焊，即业界通常所说的“钎焊”——激光发生器发出的激光束聚焦在焊丝表面上加热，使焊丝受热熔化（母材未熔化）润湿母材，填充接头间隙，与母材结合，形成焊缝，实现良好的连接，主要用于汽车顶盖、行李箱盖等工件的焊接，表面质量要求非常高。

奇瑞公司A5车型的行李箱盖外板就采用了激光钎焊工艺进行焊接。奇瑞A5的行李箱盖外板为冷轧低碳钢板，采用卷对接接头，焊缝长约1.2m，焊丝为φ1.2mm的硅青铜焊丝。

[1]李力钧.现代激光 加工及其装备[M].北京：北京理工大学出版社，1993.