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不久前，吉利汽車發(fā)布了領(lǐng)克－ZERO concept新車型的智能純電動(dòng)汽車架構(gòu)，以此架構(gòu)為核心的新款汽車也正在試生產(chǎn)中，并將于2021年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上市。據(jù)了解，大族激光智能裝備集團(tuán)為該車型提供了頂蓋激光釬焊技術(shù)解決方案，已于今年5月完成交付。
激光釬焊簡(jiǎn)介
從20世紀(jì)80年代開始，激光技術(shù)開始運(yùn)用于汽車車身制造領(lǐng)域。激光焊接以其光束能量密度極高、加熱范圍小、焊縫及熱影響區(qū)域窄、焊接速度快、深寬比大和焊接變形小等優(yōu)點(diǎn)，在白車身制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
激光釬焊技術(shù)在上個(gè)世紀(jì) 90 年代初首先在德國得到開發(fā)。德國愛爾蘭根大學(xué)在激光填絲釬焊工藝和過程控制方面做了大量的工作，激光器常選用光束傳輸和調(diào)節(jié)方便的光纖激光器和半導(dǎo)體激光器，釬料根據(jù)母材常選用 Cu 基釬料，主要接頭形式包括對(duì)接、卷對(duì)接、搭接、卷搭接等。其最初的出發(fā)點(diǎn)是為了解決火焰釬焊熱輸入過大的問題，連接的工件主要為搭接或卷搭接形式的鋼板。激光釬焊作為激光焊接技術(shù)的一種，較之熔焊，釬焊時(shí)母材不熔化，僅釬料熔化，可以獲得光滑的焊縫表面，這不僅使產(chǎn)品更加美觀，還提高了密封性，而且顯著提高了焊接區(qū)域的強(qiáng)度，大大地提升了整車的安全性能。
目前，在國內(nèi)外的汽車制造業(yè)，激光釬焊主要應(yīng)用在可視的外圍接合件上，如頂蓋與左右側(cè)圍的連接、行李箱上下兩部分的連接及流水槽等。
激光釬焊的原理
激光釬焊也稱激光填絲釬焊，是在電弧釬焊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的局部硬釬焊技術(shù)。其焊接原理是利用激光光束作為熱源，聚焦后的光束照射在填充的焊絲表面上，焊絲被光束能量加熱并熔化形成高溫液態(tài)金屬，從而填充到所需焊接的工件之間，即工件間的連接是通過釬焊層實(shí)現(xiàn)的，如下圖所示。釬焊屬于固相連接，它與熔焊方法不同，釬焊時(shí)母材不熔化，采用比母材熔化溫度低的釬料，加熱溫度采取低于母材固相線而高于釬料液相線的一種連接方法。當(dāng)被連接的零件和釬料加熱到釬料熔化，利用液態(tài)釬料在母材表面潤(rùn)濕、鋪展與母材相互溶解和擴(kuò)散，以及在母材間隙中潤(rùn)濕、毛細(xì)流動(dòng)、填縫與母材相互溶解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)零件間的連接。
激光釬焊原理圖
激光釬焊的優(yōu)點(diǎn)
激光釬焊作為一種新興的焊接技術(shù)，正在被越來越廣泛地應(yīng)用到生產(chǎn)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)中，特別在汽車白車身制造領(lǐng)域，激光填絲釬焊已經(jīng)得到比較成熟的應(yīng)用，在應(yīng)用過程中，激光釬焊有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)盡量避免的一些缺點(diǎn)。
（1）激光釬焊加熱溫度較低，只在焊縫表面產(chǎn)生熔化現(xiàn)象，工件內(nèi)部沒有完全熔透，基本不產(chǎn)生汽化現(xiàn)象。
（2）激光釬焊接頭平整光滑，外形美觀。例如，白車身側(cè)圍和頂蓋在拼接的時(shí)候，如果采用激光深熔焊焊接，總裝時(shí)需要裝配頂飾條對(duì)焊縫進(jìn)行遮蔽，但是如果采用激光釬焊，焊縫均勻、平整光滑，在總裝車間無需對(duì)焊縫進(jìn)行遮蔽。
（3）激光釬焊多用波長(zhǎng)1．06μm的激光作為光源，可用光纖傳輸，因此可在常規(guī)方式不易焊接的部位進(jìn)行加工，靈活性好，更易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
（4）由于激光束可以實(shí)現(xiàn)分光，可用半透鏡、反射鏡、棱鏡以及掃描鏡等光學(xué)元件進(jìn)行時(shí)間與空間分割，所以激光釬焊能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)對(duì)稱焊。影響激光釬焊的焊接參數(shù)主要有：光斑直徑、激光功率、焊接速度和送絲速度。
激光釬焊的主要工藝參數(shù)
（1）光斑直徑：
光斑的直徑對(duì)釬料的鋪展影響較大。光斑直徑過小，激光集中在釬料上，對(duì)母材的加熱不足，釬料在母材上鋪展時(shí)冷卻過快，使釬料不易鋪展；光斑直徑過大，如果激光功率不夠則無法及時(shí)熔化焊絲，如果激光功率足夠則會(huì)嚴(yán)重?zé)龘p母材。對(duì)于卷對(duì)接接頭，光斑直徑與焊縫寬度（填充面寬度）基本一致時(shí)，釬料的鋪展較充分。
（2）激光功率：
焊絲熔化的速度取決于激光能量的大小，即激光功率。當(dāng)激光功率不足時(shí)，焊絲熔化速度慢，鋪展不充分，且作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低；當(dāng)激光功率過大時(shí)，焊絲熔化速度快，如果送絲速度跟不上，則焊縫的鋪展會(huì)間斷。激光功率的最大值受設(shè)備限制，調(diào)節(jié)激光功率的大小主要考慮其與焊接速度及送絲速度的匹配。
（3）焊接速度和送絲速度：
焊接速度決定作業(yè)時(shí)間的長(zhǎng)短和生產(chǎn)效率的高低，所以應(yīng)根據(jù)設(shè)備可提供的激光功率的大小選擇適當(dāng)?shù)暮附铀俣纫蕴岣呱a(chǎn)效率。通常焊接速度越快，生產(chǎn)效率越高，但對(duì)于半徑較小的圓弧段焊縫或過渡段焊縫，過快的焊接速度產(chǎn)生的離心力將會(huì)阻礙熔融釬料的鋪展，使焊接過程不穩(wěn)定。選定了焊接速度（其最大值由機(jī)器人的性能決定）之后，需根據(jù)焊縫填充量的多少來匹配適當(dāng)?shù)乃徒z速度。送絲速度過快，焊縫表面會(huì)出現(xiàn)釬料的堆積，影響外觀質(zhì)量，送絲速度過慢則會(huì)使焊縫表面的出現(xiàn)下陷，過少的填充量會(huì)影響焊縫的焊接強(qiáng)度。當(dāng)然，送絲速度的調(diào)節(jié)也需要同時(shí)考慮激光功率的大小。
（4）其它因素：
另外，焊絲送絲角度、焊接頭傾斜角度及熱絲時(shí)熱絲電流等對(duì)焊接質(zhì)量也有較大影響，在工藝調(diào)試過程中要綜合考慮以上因素，才能獲得最佳的焊接品質(zhì)。
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