探讨激光拼焊技术在汽车车身焊接中的应用研究

摘要：激光拼焊接技术在减少汽车构件重量的同时，还很好的提高了汽车的安全性和稳定性，且实现了生产材料的充分利用和材料之间的完美结合，激光拼焊接技术不仅符合节能减排的时代要求，而且降低了汽车工业的生产成本，保证了汽车工业的高效、高质的发展，因此，激光拼焊接技术在汽车工业上的应用前景将是十分广阔的。本文从激光拼焊接技术的含义入手，对激光拼焊技术在汽车车身焊接中的应用进行了分析，希望能为相关的工作人员提供一定的参考。

1 激光拼焊接技术的含义

激光拼焊接技术是汽车工业的所有焊机技术中最具发展潜力的焊接技术，同时也是较为新颖的焊接技术，最初是来自人们对激光拼焊接板产品的开发，发展至今主要包括激光拼焊板和激光拼焊管，其中又以激光拼焊板的应用最为广泛，采用激光拼焊的方式不仅可以有效减少汽车的零部件数量、构件重量，还能显著提高汽车的结构质量以及汽车整体的稳定性，使材料得到充分利用，实现汽车产业的高效、高质的发展，保持汽车产业的生命力以及活力。

2 激光拼焊接技术的工作原理

2.1 激光拼焊接方式

激光拼焊接技术不仅用于直线焊缝的生产，同时也能对“人”字形、“丁”字形等折线焊缝进行生产，激光焊接技术可以忽略材质、厚度、形状不同等因素的影响，完美的实现构建之间的焊接，激光焊接方式包括基本的“两张焊接”、“两张两列焊接”、“两张三列焊接”，甚至“三张两列焊接”、“三张三列焊接”等。

2.2 激光拼焊接系统

激光拼焊接单元、焊缝跟踪单元、质量检测单元、吸烟除尘单元等构成了激光拼焊接系统，其中激光拼焊接单元是整个激光拼焊接加工过程中的核心部分，负责利用激光焊接头来完成焊缝的焊接、焊缝位置的及时调整、焊缝的焊后质量检测等，激光焊接头是激光头组件的一部分，完整的激光焊接头还包括焊缝的跟踪摄像头、焊缝的质量检测摄像头，是激光焊接过程中核心零部件。其他各相关功能单位的支撑件和载体是工作台框架，工作台框架的三个基准面分别用于激光焊接单元的安装、定位夹紧系统、排烟单元、背部检测以及背部排渣等，科学完整激光拼焊接系统是激光拼焊接技术在汽车工业上充分发挥作用的保证。

2.3 激光拼焊接质量

激光拼焊接的质量直接决定着最后汽车质量和汽车生产线的质量，同时也是检测激光拼焊接技术有效性的重要指标。在实际的生产过程中，由于焊接参数要根据不同的情况做出不同程度的调整，因此激光拼焊接的质量受到多种因素的影响包括光束的离焦量、偏离量以及焊接线的能量，当焊接线的能量过大时，会导致过热区的晶粒尺寸粗大，致使接头的韧性降低；当焊接线的能量过小时，接头的硬度和强度虽然得到提高，但同时接头的韧性也会降低。选择合适的焊接工艺参数，保持合适的焊接线能量进行焊接，可以有效保证焊接接头具有良好的性能。

2.4 追踪与检测系统追踪与检测系统是一个集成的系统，焊接跟踪的组件包括激光视觉传感器、跟踪控制器、执行机构，其中激光视觉传感器位于激光焊接头的两端，主要用于对焊接过程进行实时的感应和监控，并将追踪到的结果用图像的形式表现出来，再结合质量检测组件，对追踪结果进行进一步的分析和检测，从而及时的发现并焊接过程中的缺陷和异常。

3 激光拼焊技术在汽车车身焊接中的应用

3.1 设计拼焊板

根据车身不同部位的性能要求,设计车身部件或拼板,以使车身各个主要截面区保持均衡的强度,合理地使用薄板材料的物理一化学性能,使焊缝位置适当,并使它在冲压时受到的拉力最小,力求最经济裁料,以提高金属材料的总使用率,减少材料浪费。此外,对拼板对接精度要特别关注,同时不要使焊缝位于冲压时受到拉力最大的地方。

3.2 选择拼板材料

一般来说,对于焊接之后还进行深拉的 0.65-2.5mm 厚的板材,要选择“较软”的冷轧低碳钢。但实际上选择塑性及焊接性能较好的高强度薄钢板(屈服点为 210-800MaP)不少见。对于使用环境较为潮湿的结构件,应选择双面镀锌高强度钢板。

3.3 裁剪板件

把金属板材或者金属带材裁剪成预定尺寸及形状的板件。这项工作主要是在冲压机上或冲剪机上完成的(也有采用激光、液压砂轮切割的),从而保证了必要裁剪精度及良好的切边质量,而这些对于下一步激光拼焊尤为重要(实现无缝隙对接)。

3.4 激光拼焊

在激光拼焊时,既要保证良好的经济性,还要保证整个焊缝均衡,焊缝宽度等于原始材料的厚度,并具有较好塑性,即冲压形变能力和焊缝强度不低于被焊接材料中“较软”材料的强度。

3.5 冲压拼焊板制成汽车车身成品件

根据拼焊板的不同厚度、各金属部件的机械性能、焊缝性能以及冲压时的焊区变化,对拉深模结构加以优化。应当指出,拼焊板在冲压拉深时,在较薄的金属板材上或沿焊缝周围,会出现裂纹或发生断裂,但在宽度更窄的激光焊缝上,也有可能会出现横向裂纹。因此,建议在设计模具时,应尽量使焊区与阴模边沿垂直或者保持较大角度。

4 结束语

总的来说，汽车的发展趋势就是汽车工业的节能、减重、减排及提高汽车被动安全性，其中激光拼焊板得到了大量应用。在车身结构件上使用激光拼焊板，能够有效的减轻车身质量，提高汽车的安全性能。在冲压过程中,材料能得到合理利用，降低了废品率，降低了制造成本。因此激光拼焊板的大量运用是汽车工业发展的必然趋势。