汽车白车身激光焊接质量及影响因素分析

刘战楠 宋胜溥 刘永均

摘要：随着目前科技的高速发展，汽车的焊接工艺也在不断的发展，激光焊接在汽车的焊接工艺有着不可或缺的地位，激光焊接是一种高质量低成本的技术手段，虽然激光焊接技术在国内取得了一定的发展，但是还是存在着一些问题，所以，本文就汽车白车身的激光焊接的质量与影响因素进行讨论与分析，力求促进我国的激光焊接提供一些参考。

关键词：汽车;激光焊接;质量

汽车是我国重要的产业支柱之一，对我国的经济发展有着重要的影响，汽车工业的竞争主要体现在汽车质量方面的竞争，在汽车的焊接工艺，直接会影响到车声的外观质量与装配的难易程度，所以汽车车身的焊装工程对汽车的制造工艺有着重大的影响，目前激光焊接的技术已经成为汽车工业生产的一个重要标准，将激光焊接技术应用到汽车白车身上有利于提高汽车行业资深的核心竞争力。

1激光焊接应用

激光焊接包括激光钎焊与激光熔焊还有激光切割，激光钎焊又包括汽车的顶盖、后盖与侧围，激光熔焊包括四门与侧围，激光切割包括顶盖与侧围。相比传统的焊接，激光焊接的焊接强度高，比传统工艺的点焊，可以提高30%的焊接强度，焊接速度快焊接速度达85mm/s，这是其他焊接工艺所无法比拟的零件变形小极短的时间内完成熔化过程并冷却，对钢板的形变改变极小焊缝美观，激光钎焊只需打磨便可获得好的外观，不需加任何装饰条。车身是汽车非常重要的零部件，会影响到车的整体性能，也會影响到汽车的个性化设计效果，车身是由白车身与其他相关附件构成的，白车身是已经焊接完成但是还没有进行喷漆的车身，白车身由各种零部件焊接而成，车门与前板制件都属于白车身。焊接是汽车生产过程中比较重要的一个工艺，汽车的焊接质量与对汽车的整体造型、汽车的承载能力与汽车的使用年限等都有着密切的关系，所以采用先进的焊接工艺可以提高汽车焊接的质量。汽车的焊接过程需要用到焊接夹具，但不是所有的焊接夹具都符合要求，所以要选择多点定位的加紧功能的夹具，才能确保车身焊接的贴合性。由于部分汽车车身的使用的板件与杆件都比较薄，刚性也不好，所以，焊接如果处理不好，则会影响到车身的质量。

2激光钎焊设备组成和工作原理

激光钎焊设备组成包括激光发生系统、激光镜头系统、送丝系统与机器人控制系统，而激光钎焊的工作原理包括在进行激光照射时，钢板温度上升会大于铜焊丝的温度，并且通过热传导铜焊丝升至液化温度点，出现激光移出，液态Cu凝固就会将钢板连接在一起。

激光焊接的技术与各种因素有关，其中金属材料对激光吸收的影响，由于金属中存在的自由电子密度非常大，但是光波电磁肠道震动影响了自由电子的生产次波，这种情况下，比较容易出现反射波与透射波，强度比较大，所以一般来说，只有比较薄的金属表面才能吸收透射波。在金属材料的加工中，会常常用到激光，主要利用了激光的光热效应，在热加工的过程中，被加工单材料会将激光吸收进去，将光能转化成热能，在焊接的过程中，焊接材料会被激光照射，在激光的照射下发生相互作用，进入到焊接材料的内部，但在焊接过程中，热效应与工件吸收光束的能力有着密切的关系，比较亮的金属表面会对激光有着强反射作用，随着温度上升，金属会加大光的吸收率，也会随着电阻率的增加而增大，金属对激光的吸收，取决于材料的特性与表面的粗糙度等因素。在激光的作用下，焊接材料还会出现某种能量，而且能量还比较强，像动能、激发能等等，这些能量最后都会转化成为热能，在激光的照射下，金属晶体中的电子会与激光光子之间产生非弹性的碰撞，在碰撞过程中，能量出现转移，从光子转移到电子，从高能级转变到低能级，金属内部电子碰撞，是能量转换为热振功能，在能量变化的过程中，焊接的温度也会发生变化，让材料的温度逐渐升高。

激光功率的焊接工艺艺术参数对激光焊接白车身的影响非常大，如果激光的功率过高，在加工时就会出现等离子。激光的加工过程中出现了等离子体属于金属蒸汽等离子体，出现这种现象的主要原因就是金属材料的电离能要低于保护气体。在周围气体流动不充分的情况下，激光功率密度如果过高，也会影响周围气体形成等离子体。

3激光钎焊关键技术

激光钎焊关键技术包括：光滑平整的激光焊缝、车身激光钎焊后状态、车身喷涂后状态三种，会影响焊接的因素包括零件材质，表面搭接面的几何形状、零件批次、过程参数、焊缝质量控制、人员素质、过程控制、应用范围、车的种类与设备，送丝系统等等。汽车的激光焊接的质量控制是非常重要的，所以一定要做好设备的保养，在影响汽车的激光焊接的质量的因素中，很多质量的缺陷都是由于设备的故障造成的，因此，日常的设备保养与维护特别重要。激光设备的保养要注意检查和保护玻璃镜片，及时更换被损坏的镜片并清理夹具与焊接飞溅残留物，加固夹具的螺栓，检查激光器中的弧光灯是否有问题，如果发现老化问题，则需要及时的进行更换，对一些辅助设备也要进行日常的保养。激光焊接对焊件的装配精度有着比较高的要求，如果装配精度与光束定位精度不能满足要求，就会容易出现焊接缺陷，所以良好的准确的夹紧技术是激光焊接的保障，通常在白车身生产使用的激光焊接距离要控制在0.2毫米。

4激光焊接应用畅想

随着目前激光焊接技术应用的成熟性与普遍性，未来会有更稳定、更高效的焊接技术会不断的出现，目前也有机器人对白车身进行焊接的作业，提高了感觉到质量与生产效率，并且避免了焊接的时候会出现的问题，还节省了大量的人力、物力、财力等，逐渐的将激光激光焊接技术推向自动化与高校化，更多的高效的焊接技术也能推动汽车行业的快速发展，随着焊接技术的发展，激光焊接技术也会越来越多的应用到汽车的各个领域。我国也要跟随世界汽车发展的脚步，将汽车生产领域与激光焊接技术进行良好的应用与配合，增强在汽车行业的国际竞争力，推动我国汽车行业的发展。

5结束语

综上所述，近些年来，激光应用的技术得到了快速的发展，激光作为一种比较优异的材料加工热源得到了非常广泛的应用，激光加工技术也变得越来越成熟，我国的汽车车身焊接技术也朝着自动化方向发展，但在应用自动化技术之前，一定要提高焊接的工艺，来确保汽车焊接的质量。

参考文献

[1] 汤斌根.通过机器人焊接生产线优化汽车座椅骨架焊接工艺[J].时代汽车，2018，（12）：106-109.

[2] 焦学虹，刘德明.机器人点焊在汽车座椅骨架焊接的应用研究[J].大科技，2017，（30）：248-249.

[3] 刘成强，林连华，徐海港，黄雪涛，刘宗泽.汽车车架有限元分析与工艺优化设计[J].热加工工艺，2017，46（23）：199-200，204.