激光拼焊在汽车制造工艺中的应用

激光拼焊在汽车制造工艺中的应用

周扬,吴亮

长城汽车股份有限公司·河北省汽车技术创新中心，河北 保定 071000

摘要：未来汽车发展的整体趋势就是节能、减排、减重、提升安全性等，因此，在汽车制造中会广泛应用激光拼焊技术，为了有效减轻车身的质量，保证汽车的整体性能，还需要考虑在车身的构件上应用激光拼焊板。到了冲压步骤的时候，需要合理应用材料，这样就可以降低浪费资源及资源闲置的可能性，缩减投入资金额度，至此，激光拼焊技术或将成为汽车制造行业的发展方向。

关键词：激光拼焊；汽车制造工艺；应用

引言

激光拼焊较高的经济价值对车企有很大的诱惑，未来激光拼焊工艺将在汽车制造中有很大的发展空间，也会逐步应用在车身焊接上以取代传统的焊接工艺。高自动化、高智能化的生产线正在推动着车企替换原有的传统焊接工艺，同时推动汽车制造步入全自动化的生产制造。

1激光拼焊技术的工作原理及技术优势

1.1激光拼焊技术工作原理

直线焊缝、人字形焊缝、丁字形焊缝中都可以应用激光拼焊技术，该技术可以直接忽视材质、不同形状、厚度等不同的影响因素，焊接的零部件表面更加平整。

构成激光拼焊系统的方面包含焊缝跟踪单元、吸烟除尘部分、质量检测部分、激光拼焊部分等，激光拼焊部分承担着整个激光拼焊加工过程中最重要的角色，应用激光焊接头焊接焊缝、调整焊缝的位置、检查焊缝质量。激光焊接头也是激光头组件的一个重要内容，完整的激光焊接头还有跟踪摄像头、焊缝质量检测摄像头。其它有关功能单位的支撑件与载体都是工作台的框架，工作台框架的三个基准面安装在激光焊接单元、排烟位置、背部排渣等位置，这样完整激光拼焊系统可以保证汽车工业的稳定可持续发展。

除此之外，追踪与检测系统属于一个集成性系统，激光视觉传感器、执行机构、跟踪控制器都属于焊接跟踪的组建，激光视觉传感器在激光焊接头两端安装，实时感应以及监控焊接过程，将追踪到的结果用图像的方式呈现出来，与质量检测零部件组合在一起，分析及检测追踪结果，及时发现焊接过程中存在的问题。

激光焊接质量与汽车质量有直接的影响，也成为了检测激光拼焊技术是否有效的一种重要参考。在具体作业期间，因为焊接参数需要与实际情况结合在一起，采取针对性优化措施，激光拼焊的质量受多种因素的影响，比如光束的离焦量、焊接线能量、偏离量，如果焊接线能量较大，容易出现过热区晶粒尺寸不达标，降低接头的整体性能。如果焊接线能量比较小，即使提升接头的硬度以及强度，同时也会是降低接头的整体性能。选择合适的焊接工艺参数，保证焊接头的性能。

1.2激光拼焊技术具备的优点

第一，缩减汽车零部件数据，该技术可以提升轿车结构的精准度，避免许多冲压设备及加工的程序。应用激光拼焊技术，合理科学组合材料强度及厚度，优化结构的性能。

第二，应用激光拼焊技术，可以将不同材质以及厚度的材料成为一个整体，在提升结构刚度的基础上，提升结构的抗腐蚀性能。经过要求有碰撞要求的位置，应用厚度较高的板材。将低强度钢安装在要求不高的位置上，这样就可以有效提升汽车零部件的抗碰撞性能。将激光拼焊技术与传统点焊作比较，应用激光拼焊的冲压件，提升尺寸的精准性，优化车身，有效降低汽车产生的噪声。

第三，提升产品设计的灵活性。汽车的零部件，如果在某一个位置需要针对性提升强度，同时也要增加该部分的整体厚度。设计的时候要特别注意部分强度以及厚度，不必要整体性增加零部件强度。

第四，在汽车制造中应用激光拼焊技术，无需应用多余的加强零部件，对车身有一定的负面影响。

第五，提升原材料利用率，在零部件的特定位置应用高强度、较厚的材料，提升材料的应用效率。在落料工序中应用排料技术，组合不同的钢板材质，避免浪费材料。

第六，增加车体的宽度，受钢厂轧机宽度的约束，钢厂所提供的板宽受到约束，随着汽车行业以及群众需求的改变，汽车对宽板的需求更加紧迫，将激光拼焊技术应用于汽车制造中也是一个有效的途径。

2激光拼焊在汽车制造工艺中的应用

设计拼焊板，设计车身零部件拼焊板的时候，需要结合车身不同位置及不同功能的实际情况，之所以需要设计就是保证车身所有零部件材料强度处于平衡稳定的状态中，随后应用不同材质板材具备的物力或化学性质，保证拼焊的整体质量，此时，位于后续冲压工序就会出现最小的限度拉低位置，就是为了达到节省材料保证应用效率的目的。

科学选择拼焊板的材质，选择的拼焊板材料性能与获取的效果有直接的影响，一般都会选择在拼焊加工之后应用硬度较低的冷轧低碳钢，另外，需要深拉工序2.5mm厚度左右的板材。然而，在实际加工作业中，车身焊接的拼焊板选择高强度的薄钢板，由于这类材质具备较强的焊接性能。选择双面镀锌高强度钢板用于潮湿的环境中。

剪裁拼焊板，为了保证后续无缝拼焊工序的完整性，把材料板材安装在对应的剪裁设备装备上，将其剪裁成设计的尺寸以及形状，才可以保证剪裁作业的精准性。

激光拼焊的整个过程严格要求工艺的精准度，还要保证激光束可以精准地射入在焊缝中，还使焊缝的宽度与拼焊板材料的厚度相互吻合，或者有更强的可塑性。为了确保焊缝的整体质量，需要防止出现硬化或者是其它部位的缺陷，严格按照参数要求，还有应用氩气这样不容易出现热反应的保护性气体。

在激光拼焊之后，在质量方面容易出现问题，所以需要定期抽查拼焊板的质量，特别是借助物力力学性能测试重点检测焊缝的整体强度，为后期深拉加工奠定基础。应用焦点X光透视检测激光拼焊板的焊缝问题，应用机械试验或者是液压压延试检测冲压拉伸的性能。还要对不同板材的厚度、焊缝、冲压等不同焊区强度变化等因素的影响程度有科学合理的评估。

在充分分析拼焊板的厚度、金属零部件的整体性能、冲压时焊区的前提下，优化设计拉伸模具，保证焊区和模具之间时刻有较大的夹角，避免因为厚度不足的拼焊板在冲压拉伸时存在断裂的情况。

考虑与钎焊技术结合的方式，借助激光的热能融化焊丝，切实填充焊接的位置，避免对焊接本体直接作业。在汽车顶盖的焊接中更青睐于应用该技术，因为焊接的外形较为美观、平整。钎焊激光则是应用柔性光缆进行传输，为了实现激光发射器与焊接位置分离的目的，需要特别注意的是避免近距离接触，对机械设备产生一定的负面影响。和传统的点焊技术作比较，就是经过钎焊激光焊接的汽车车顶部在焊接之后比较平滑，省去加封橡胶封条的步骤，还可以使汽车的车身更有设计感。

对于要求严格的白色汽车，还是考虑应用穿透焊技术，由于焊接钢板比较厚，这样就需要强有力的穿透焊接。和热传导焊作比较，其穿透焊会产生非常高的温度，直接产生汽化，应用形成的汽化通道采用焊接的方式，避免产生大量的飞溅物质。热传导焊将激光的光束汇聚在一起，这时就会形成大于1500℃的高温，此时，焊接的钢板会出现熔化的情况，充分应用高温热效实施焊接方式，这样热传导焊接在焊接时焊接速度比较快，深度与宽度比小于1，广泛应用于平板拼接中。

结束语

汽车制造行业已经成为大规模应用激光拼焊的行业，激光拼焊技术在汽车零部件的生产及车身制造中有重要的意义。激光拼焊技术将不同表面镀层及材质应用激光焊接技术拼接成一体，在汽车制造厂冲压制造成零部件。由于自由组合的性能，可以拼接不同的钢板，在汽车制造工艺中充分应用激光拼焊技术，适当减轻车身的质量、缩减车身零部件的数量，在保证安装精准度的同时缩减汽车制造成本的目标。

参考文献

[1]王杰,曹雅媛,赵继太.激光焊接技术在汽车制造与轻量化开发中的应用[J].今日制造与升级,2022(02):102-105.

[2]李前进,李海.激光拼焊技术在汽车车身焊接中的应用[J].南方农机,2021,52(04):13-14.