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關于汽車激光焊接的那些事兒

來源:車聚網2016-07-13 我要評論(0 )   

這是一個老梗:大眾是最早使用激光焊接的汽車公司。甚至有個別人至今提及汽車激光焊接言必稱大眾,仿佛天底下只有這一家采用此獨門絕技的公司。誠然,大眾在激光焊接工...

一、激光焊接只有大眾有嗎?

這是一個老梗:大眾是最早使用激光焊接的汽車公司。甚至有個別人至今提及汽車激光焊接言必稱大眾,仿佛天底下只有這一家采用此獨門絕技的公司。誠然,大眾在激光焊接工藝向汽車行業普及的過程中發揮了重要作用,但它一定是“首家”嗎?

常見汽車工業焊接工藝主要是電阻焊和激光焊接。前者是將被焊工件在陰陽兩極之間壓緊,通電后電流經過工件接觸面和臨近區域,通過電阻熱效應,將該區域加熱融化或至塑性狀態,從而使得金屬結合。而激光焊接則用聚焦的激光束轟擊焊件接縫,將光能轉化為熱能,實現融化-焊接的目的。

早在1990年,豐田汽車曾經與激光焊接工藝有過一段緣分。當時豐田希望能將一些邊角料鋼板利用激光拼接成車門內板,達到節約原料的目的。一部分觀點認為這是激光焊接在汽車制造中的首次應用。

大眾開始為旗下車型采用激光焊接工藝始于上個世紀九十年代,迄今PQ35和PQ46等平臺車型如邁騰、途安、CC等還在大量使用。不過同一時期的其他車企也開始接觸激光焊接工藝。九十年代中葉,寶馬工廠的機器人采用激光焊接工藝,完成了寶馬5系的首條長達12米的焊縫。

時至今日,激光焊接技術已經經歷了相當程度的發展。諸如通用汽車、奧迪和標致雪鐵龍,乃至一些中國自主品牌車企(如和德系車關系密切的華晨中華)也都或多或少應用了該工藝。只是論及拿激光焊接的車身作為噱頭來宣傳旗下的車型,這些車企并不如大眾那樣明顯。

但需要肯定的是,大眾在推廣激光焊接方面確實為業內之先,哪怕“第一個”頭銜有松動之嫌。該工藝在大眾旗下各檔次車型中的覆蓋率相當之高,同時在單一車型中的使用率也是名列前茅。

說到這里,激光焊接到底好在哪里呢?

二、只是為了加強車身強度?

不少人一聊到激光焊接,就津津樂道這一工藝能提高30%的強度。真的是如此嗎?


這里需要澄清一點:衡量汽車安全強度的標準主要是白車身車架的強度能力,而外覆蓋件能帶來的強度提高卻并不明顯。多數激光焊接偏偏是使用在外覆蓋件中,比如車頂側圍的焊接。因而不是所有的激光焊接都會增強汽車車身強度。

另一方面,焊接確實能夠對車身強度產生有利影響,比如說將激光焊接應用到車身結構件中,可以一定程度上提高車身強度。但是工藝最大的特點就是可調性,具體應用決定了實際效果。

簡單來說,我們總是習慣性地想著技術工藝所能達到的最高效能,但是在實際生產中,100%理想的狀況很難實現。

三、優點:提速、精度 


現階段,激光焊接主要有傳熱焊接和深熔焊接兩種方式,在車身焊接中這種技術帶來了相當多的好處。

▎使用激光焊接能夠解決傳統點焊需要大量原材料的弊端,減少車身金屬材料的用量,在提高美觀程度以及密封性的同時還減輕了車身質量,很好的響應了車身輕量化的潮流;

▎激光焊接有著很高的焊接線速度,能夠有效地提升生產速度,這對時間效益十分追求的汽車制造業來說是再好不過;

▎激光焊接能夠很好的實現不同車身材料以及不同厚度的板材之間的焊接,比如說汽車領域最常用的車身材料,鍍鋅鋼板和鋁合金板的焊接;

▎由于激光焊接設備可方便地實現參數調節,從而進行自動化加工,同一設備可以實現切割、焊接、表面處理等多種加工工藝,降低了焊接成本。

總的來說,激光焊接的優點體現在焊接能力和焊接質量兩方面,由于其光束能量高且集中,能在極小的空間內對金屬、非金屬甚至是不同材料間進行大深度比、快速焊接,且焊后的熱影響區小,結合強度高。

四、缺點:氣孔、成本


其實激光焊接并不是一種絕對完美的焊接技術,單一的激光焊接技術在實際生產中存在著一系列問題。


▎由于焊接速度快、能量高等特點,在焊接時容易導致熔融氣體來不及逸出而形成疏松或氣孔等缺陷;

▎焊接時產生的等離子體云會對激光產生吸收和反射,這在影響焊接質量的同時還會增加能耗;

▎激光焊接對尺寸精度和板料表面質量要求高,前者我們可以從其焊接速度快、能量集中程度高來理解,而后者則是一系列復雜的物理、化學原因。以鋁合金板件的激光焊接為例,由于鋁元素的電離能低且容易發生化學反應,在焊接中的穩定性差,容易造成焊縫污染以及焊接不連續現象。所以在實際生產中我們需要在焊前對鋁合金板表面進行打磨,來增加其對激光能量的吸收,并輔助以保護氣體,防止氣孔出現;

▎在汽車關鍵結構部分圓柱體形狀的重疊焊接時,激光焊接效果不如點焊;

▎成本和技術門檻,則是激光焊接另外兩塊短板。


總之激光焊接并不是一種完美的焊接方式,這種焊接還在不斷地進步升級階段,其實現在已經出現了很多復合焊接處理方法。以激光焊接在內就有激光與電弧復合焊接、雙光束激光焊接、激光與感應加熱復合焊接、激光與摩擦攪拌焊接以及激光與電、磁場復合焊接等等。

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激光焊接汽車行業車身焊接
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