激光复合焊技术在大众和奥迪汽车生产中的应用

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1、激光复合焊技术在大众和奥迪汽车生产中的应用光焊与电弧焊是两种不同的焊接工艺，很早就在生产屮得到了广泛应用。Fronius公司开发的laserHybrid激光复合焊技术是将这两种焊接技术有机的结合起來，从而获得了优良的综合性能，在改善轿车焊接质最和生产工艺性的同时，提高了效率/成木比。另外laserHybrid工艺还具有更好的间隙容忍性、高的焊接速度以及非常好的机械/技术性能，因而对汽车工业來说貝有极人吸引力和经济效益。激光・MIG复合焊工艺激光焊不仅需耍很好的激光源，而口需耍质量很高的激光束，以确保能够获得期望的熔深。高质量的激光

2、束可以实现更小的焦点或更大的焦距。当前一般采用功率为4kW的钱YAG激光器，激光通过直径为600微米的光纤实现传输到工件上。钱YAG激光器焊接金屈时的激光束强度可达106W/cm2,当激光到达材料的表面时，该点的温度迅速升高到挥发温度，并形成挥发孔，焊缝最明显的特征是具冇很窩的深宽比。激光焊的热影响区非常窄，焊缝的深宽比很高，貝有高的焊接速度，但由于焦点直径很小，所以焊缝桥联能力很差。而电弧焊则是通过弧柱传输能量，MIG电弧燃烧的能量密度稍高丁104W/cm2o电弧焊的特点在丁电源成木低，焊缝桥联性好,易于通过填充金属改善焊缝结构

3、。但电弧焊的能量密度比较低，加热面枳较大,焊接速度相对较低。laserHybrid激光复合焊技术并不是将激光和MIG电弧焊两科】焊接方法依次作用，而是两种焊接方法同时作用于焊接区。除了电弧向焊接区输入能最外，激光也向焊缝金属输入热最。开始焊接时需解决表面反射问题，尤H是铝合金，这时需采用特殊的开始程序。当工件表面达到挥发温度时，就形成了挥发孔，这样儿乎所有的能量都可以传到工件上。焊接所需要的能量由随温度变化的农面吸收率利工件传导损失的能量來决定。在激光・MIG悍时，挥发不仅发生在工件的表面，同时也发生在填充焊丝上，使得更多的金属挥

4、发，从而使激光的能量传输更加容易。激光和电弧在不同程度和形式上彩响复合焊的性能，激光复合焊提高了熔深和焊接速度。焊接过程中金属蒸汽会挥发，并且反作用于等离子区。等离子区对激光有轻微吸收，但可以忽略不计。整个焊接过程的特性取决于选择的激光和电弧输入能最的比例。一体化LaserHybrid的优点焊接效果激光-MIG焊采用激光束和电弧共同工作，焊接速度高，焊接过程稳定，热效率高以及允许更大的焊接装配间隙。激光-MIGU合焊的熔池比MIG焊的要小，热输入低，热影响区小，工件变形小，大大减少了焊后纠正焊接变形的工作。激光-MIG1X合焊接，

5、会产牛两个独立的熔池，而厉而的电弧输入的热量同时起到了焊后冋火处理的作用（尤其是在焊接钢时）。经济性激光束焊的特点在于熔深大，焊接速度高，热输入低，焊缝窄，但焊更厚的材料需要更犬激光电源。复合焊比激光焊更加经济。激光・MIG复合焊的焊缝是山激光和MIG焊共同形成的，降低了所需激光束的能最，从而大大降低了激光器的功率。因为激光器的效率仅为3%,因而作用徃工件上的激光束能量每降低1kW贝］在激光器上降低的能耗就接近35kVAo在欧洲，每増加1kW的激光功率人约需要10万欧元，如果能用3kW的激光器代替4kW的激光器，投资就可以节省10

6、力欧元。当然，还要考虑到增加MIG焊电源和激光焊头所需的费用4万欧元。由于激光-MIG焊的焊接速度非常高，因此可以降低生产时间和生产成本。激光-MIG复合焊可焊接1〜4mm的铝、钢和不锈钢。钢和不锈钢的熔透焊接故大悖度只能达到5mm。对于镀锌板，可使用其方法之一：激光热丝钎焊。LaserHybrid在大众汽车上的应用对汽乍來说，耍求车身结构具有高的强度，车门能满足高速行驶耍求。大众汽乍公可耍求焊接结构件尽量采用激光焊。因此，激光・MIG复合焊是一项完美加工方法，大众的概念车PhaetonD1所冇车门都采用激光-MIG复合焊。「乍门

7、可使用低密度复合铝板、铸件和冷轧材料，代替片而重的铝铸件，对装配间隙耍求低在保证了窩坚固性能同时述满足了遠量轻的要求，并且在汽车开动时保持噪音故低。在汽乍中有许多像铝板与铝铸件这样的搭接接头，由于采用的AA6XXX母材貝有热裂的倾向，凶而都要求采用激光焊，而单纯使用激光+冷丝焊工艺，焊丝的熔化就会消耗了大部份的激光能量。采用激光-MIG复合焊，激光提高了焊接速度（焊速4.2m/min）,MIG焊增人焊缝的熔池，因而与单用激光焊和比能满足更大焊接间隙。激光焊时，焊缝表面会产生凹陷，而且熔深很小，焊道窄，抗拉强度低。激光-MIGU合焊

8、时，更多的材料熔入熔池，无表面凹陷产牛，节省了熔化焊丝所需的激光能量，这部分能量被用丁•增加母材的熔深和焊道的宽度，而这恰恰是好的机械性能所必需的。假如用激光焊（填丝）焊接工件，这需要夹紧工装以保证所需的装配间隙，而增加工装就存在焊接可达性问题，凶