东风宋扬激光钎焊在白车身顶盖焊接中的应用.doc

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1、激光钎焊在白车身顶盖焊接中的应用宋扬（神龙汽车有限公司，湖北武汉）摘要激光技术的竞争强化了激光焊接技术在汽车制造工业中的应用。激光钎焊作为激光焊接技术的一种，以其优异的焊接质量、高效的焊接效率、稳定的焊接工艺、成熟的设备配套，易实现薄板外观件快速链接等突出优势，被越来越广泛地应用于国内外的汽车制造领域。本文详细地阐述了激光钎焊的工作原理及其技术特点，并重点介绍了激光钎焊在汽车行业尤其是神龙汽车有限公司顶盖激光钎焊的工业化实践，包括激光钎焊的工艺流程、质量控制、经验反馈以及通过实践所总结出的对产品设计的要求。关键字汽车、激光焊、工艺0前言激光钎焊的技术优势吸引了越

2、来越多的汽车厂家及汽车焊接技术人才的关注。推动激光钎焊在汽车行业的应用，将会使中国汽车行业焊接领域发生质的改变，因此我们有必要进行激光钎焊技术原理和工艺设计的研究。本文结合神龙汽车有限公司B73/MX3项目顶盖激光钎焊工业化实例，向读者介绍激光钎焊在汽车顶盖焊接中的工业应用，以提供一定的技术经验和探讨空间。1激光钎焊工艺介绍1.1激光钎焊原理激光钎焊也称激光填丝钎焊（如图1），是在电弧钎焊的基础上发展起来的一种新的局部硬钎焊技术。与激光熔焊不同，其焊接原理并不是直接利用激光束融化母材金属来实现焊接成型，而是利用激光光束作为热源，聚焦后的光束照射在填充的焊丝表面上

3、，焊丝被光束能量加热，并熔化形成高温液态金属，液态金属浸润到被焊零件连接处，在适当的外部条件下，在界面层中生成均匀的固熔体及共晶组织，使之与工件间形成良好的冶金结合。即工件间的连接是通过钎焊层实现的，而母材本身不会被激光严重熔蚀损伤，因此焊缝成形美观、质量稳定，焊后仅需简单处理甚至无需处理。激光钎焊时一个独特的焊接冶金过程，除了有光和热，在焊接过程中还伴随着特有的声和电荷的产生。这是因为激光的高能量输入使焊缝上方的环境气体及因受热气化的金属镀层蒸汽发生了电离，而焊缝上方的这层电离层被形象地称作等离子云。等离子云伴随出现在激光钎焊的整个过程的焊件熔池上方，在某种程

4、度上讲起到了一定的类似焊接保护气的作用，因此目前激光钎焊工艺已不再需要单独的增加保护气就可以得到良好的焊缝外观。图1激光钎焊原理1.2激光钎焊的技术特点1.2.1优势激光钎焊作为一种较为新兴的焊接技术，正在被越来越广泛的应用到生产制造的各个环节中，特别在白车身制造领域，激光钎焊已经得到较为成熟的应用。与传统的焊接手段相比，主要具有以下优点：l激光钎焊焊接速度快，噪声小；l可钎焊几何形状复杂或特殊结构的工件；l局部加热，且可精确调节和控制热输入,零件不易产生热损伤，热影响区小，可在不伤及母材的情况下施焊，保证质量稳定，焊后仅需简单处理甚至无需处理；l负离焦加热，熔

5、化带宽，无飞溅，填充剂熔化后自然浸润，焊缝外观质量良好，可用于外观区域的钢板拼焊；l由于在激光填丝钎焊时被连接件间的间隙被渗透，焊缝具有防腐性。当采用适当的工艺参数，焊缝可不经处理进行油漆。l通过外光路系统可以使光束改变方向和传播路径，因而可以方便的与机器人连接构成柔性加工系统；l激光束易于实现分光，可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间分割，能实现多点同时对称焊；l光束容易传输和控制，不需要经常更换焊炬、喷嘴，显著减少停机辅助时间，有荷系数和生产效率高；l容易实现自动化，能有效的控制光束强度和精细定位。结合以上优势，激光钎焊正在逐渐成为一种替

6、代普通弧焊的工艺手段，而备受人们的广泛关注。与普通焊接工艺指标比较见表1。表1激光钎焊与钎焊、CO2焊的比较序号指标CO2焊一般的钎焊激光焊1焊缝高度较高较平平2焊缝宽度较大大较小3焊缝深度一般较小较大4焊缝成型不光滑上表面有波纹上表面平滑5稳固性一般较差好6抗腐蚀能力一般好一般7热影响区大较大较小8密封性较好好好1.2.2局限性激光钎焊作为一种特殊的焊接方法，具有不如普通焊的局限性。l激光钎焊才激光作为热源，而激光经过聚焦后光斑尺寸较小，产生焊缝较窄，这便要求焊接工件的装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移，若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，

7、很容易造成焊接缺陷；l激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资相对较大；l焊接技术复杂，技术难度大，涉及到光学、焊接、自动化系统工程等专业技术，使得激光钎焊系统调试的难度较大，且系统设备需要专业维护，若核心设备故障停机或损坏后其修复难度大，无形中增加了工业成本；l激光属不可见光，危险性大，防护等级高，工业化中需要投入特殊的安全防护设施。2激光钎焊工业化流程2.1激光钎焊系统设计图2为神龙汽车公司顶盖激光钎焊的工艺系统，该系统已经过专业验证、批量工业化及技术改进，现已形成神龙公司激光钎焊较为成熟的工业化体系和技术标准，并已经开始在其他项目中批量版复制模。图2激光钎

8、焊工业化系统系统中核心设