焊接技术在白车身上的应用

李会宾 付贵 卢小龙 李孝坤 张晓光

摘 要：近年来，汽车制造业发展迅猛，尤其是新能源汽车制造业的崛起，促进了焊接技术的革新。在这些技术中，激光焊接技术的优势逐步凸显，激光焊接以其低能耗、高精度、快速度、节能环保等优势被广泛认可。而当下，激光焊接技术主要运用于对车身底板、车顶、车架、车门等大型覆盖件的焊接上，激光焊接现已成为车身装配的主要技术手段。鉴于其适用的普遍性与经济性，本文将对通用的几大激光焊接技術以及它们在汽车制造领域的应用进行分析归纳，以期有所总结。

关键词：白车身;激光焊接;激光飞行焊;激光钎焊;激光填丝熔焊

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接技术，与传统焊接工艺相比，激光焊接以其单位热输入量少、热变形小、焊缝深宽比大、焊接速度快等优势被广泛应用于汽车、航天等工业领域。而随着自动控制技术和智能机器人技术的加入，激光焊接技术日渐完备，成为了汽车装配的主要工艺技术。

1激光焊接系统组成

完整的激光焊接系统主要由激光源、激光工作头、冷却系统、激光房、机器人、PLC、送丝系统、激光焊接质量检测单元及激光功率检测等组成。

2常用的激光焊接技术及其应用

白车身上常用的激光焊接技术主要有激光飞行焊、激光钎焊、激光熔焊四种，接下来本文将对上述四种焊接技术进行简要的分析说明。

2.1激光熔焊焊接技术

在汽车制造领域，白车车体焊接整体水平的提高得益于激光熔焊焊接技术的普遍适用，这一焊接技术 是以激光为主要能量源使焊丝熔断，从而实现两个金属板之间的连接。这一技术与传统工艺相比有较大的优势，列举其三：第一，激光熔断焊接形成的焊接点具有较强的连续性，使得车体焊接整体强度大大提升;第二，由于高强钢相较于普通钢板它的屈服强度更高，这使得其在车体的侧围、顶部、车门等部位的使用成为焊接趋势。成为这种趋势主要有两个方面的原因，一则由于传统的焊接方式质量不可靠，二来采用激光熔焊焊接技术则可实现优质焊接，同时也大大提高了车身的匹配精度;第三，主要突出表现在车体焊接的强度及其精度上。当前车体多数采用镀锌钢板，激光熔焊技术具有焊接速度快、变形小等传统焊接技术无可比拟的优势，这极大的提高了车体焊接的强度以及精度。

2.2激光拼焊焊接技术

激光拼焊焊接技术对不同功能、不同规格的钢板焊接具有相当明显的优势，因为激光拼焊焊接技术可最大限度的满足车体零部件对焊接材料的要求，是实现车体轻量化的重要手段。同时由于激光拼焊焊接技术可以将不同材质、不同规格的钢板通过拼焊使其成为一个整体，并且焊接过程中也减少了对零部件与模具的使用量，这一举措减少了焊点数目，降低了零部件自身重量，极大的提高了钢材的利用率。再者，这一技术在车门焊接上的应用最为广泛，优势也更加明显，主要体现在通过激光拼焊技术可以最大限度的减弱点焊焊接带来的密封性，不仅减轻了车门重量，同时也降低了车门校对时间，使得焊接成本大大降低。

2.3激光钎焊焊接技术

利用激光钎焊焊接技术时，焊缝金属所需热量由激光与电弧同时提供，这使得焊接部位的焊丝表层会产生更多的金属挥发，这个过程能够降低激光能量的无效损耗，从而降低所需激光的功率，缩短焊接周期，最后达到节约焊接总体成本的目的。而随着汽车制造技术的发展以及车体设计理念的更新，激光钎焊焊接技术在白车身上的应用必将更加广泛。

2.4激光飞行焊

激光飞行焊是近年来出现在国内外市场上的一种新型高效焊接技术，在汽车白车身装焊车间，激光飞行焊常用于连接两搭接板。与传统电阻焊相比，激光飞行焊具有工件变形小、减轻车身质量、速度快、强度高、耗材少、设备稳定性好等优点。其工作原理是用激光机器人来扫描焊接，机器人携带的激光工作头通过振镜高速扫描，在不接触工件的情况下完成高速焊接。

3电阻点焊与激光飞行焊工艺对比

（1）时间效益比较。功效的对比是激光飞行焊与电阻点焊的最为本质的不同，因此在这个部分将稍微多做一些陈述和比较，具体而言，有以下几方面的不同：第一，在焊接速度上，虽然激光飞行焊需要焊前工艺（激光打点，以保证焊接时两板件间隙，便于锌蒸汽溢出），但是激光飞行焊焊接的速度能达到电阻点焊的10倍，其效能极其突出。第二，在工艺上，为了保证焊接的质量，电阻点焊每250个焊点就要进行一次修磨，但激光飞行焊检测一次功率的时间可以到每3000点甚至可以到更长，耗时功率频率激光飞行焊甚至不及电阻点焊的1/10，其效能差别之大可谓天差地别。第三，在耗材与备件更换频率上，激光飞行焊远小于电阻点焊。综上分析，我们可以看出，从时间效益上讲，激光飞行焊的效益远超电阻电焊，因此在选择上，我们更偏重于激光飞行焊。

（2）经济效益比较。电阻点焊虽然曾经在焊接历史上起过重要的作用，但在科技日益发达的今天，与激光飞行焊相比，其高能耗、高污染的弊端已经相当明显，其对于材料及备件的消耗远大于激光飞行焊，这使得激光飞行焊更受青睐。虽然激光飞行焊在项目搭建时花费较高，但从长远来看，激光飞行焊的总体经济成本是低于电阻点焊的。

（3）焊缝形状与焊缝质量比较。在形状上，激光飞行焊相比于电阻点焊，其焊缝形貌可以根据工艺要求灵活设计。这种灵活性极大方便了焊接工艺，并使得焊缝与车身的融合更为流畅。在质量上，激光飞行焊接具有焊缝强度高，熔深大，焊接热变形小的优点，因而常用于车门、顶盖等外观件及前纵梁轮毂总成等需要高强度焊接的零件加工。

（4）自动化智能化角度比较。激光飞行焊焊接时，机器人与焊点的位置关系更为灵活，只要焊点在机器人扫描轨迹的范围内即可。而在电阻点焊时，机器人轨迹需要随着焊点位置扭转。这也体现了激光飞行焊的智能优势，由上述分析可以看出，激光飞行焊已成为一项成熟的技术，具有良好的应用前景。

4结语

科技日新月异，人们对技术的追求也孜孜不倦，就整个汽车制造业来讲，焊接技术作为一门极其重要的工艺，也应当不断革新，以满足整个汽车制造行业对于焊接技术的需要。应当秉承追求高经济效益、高时间效益、高焊缝质量、高稳定性、高智能化的理念，来推动焊接结束在白车上的应用。

参考文献：

[1] 孔淑华， 贾磊， 袁宗杰， et al. 激光焊接技术在一汽-大众白车身焊接中的应用[J]. 电焊机， 2010， 40（5）：19-26.

[2] 国莉. 激光焊接技术在神龙汽车白车身中的应用[J]. 金属加工：热加工， 2015（12）：34-36.

作者简介：

李会宾（1989.02）， 性别： 男，民族： 汉，籍贯（精确到市）： 河南省开封市，当前职务： 质量工程师，当前职称： 助理工程师，学历： 本科，研究方向： 白车身质量管控.