汽车白车身激光焊接技术

车辆工程技术

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汽车白车身激光焊接技术

王承鑫,赵木青

（中国第一汽车股份有限公司研发总院,长春 130010）

摘　要：随着经济的发展，人民生活水平的提高，促进汽车的需求量逐年上升。汽车行业的飞速发展对制造技术提出了更多更高的要求，这使得汽车制造业中越来越多地采用新技术、新工艺来降低制造成本、提高生产质量与效率，而激光焊接技术无疑是汽车制造业中广泛采用的一种新技术。与传统的点焊相比，激光焊接在精度、效率、可靠性、自动化、轻量化和成本等方面，都具有无可比拟的优越性。本文就汽车白车身激光焊接技术展开探讨。

关键词：激光焊接；汽车白车身；技术

0　引言

　　为了生存，众多企业纷纷引进国内外先进技术。汽车生产自动化越来越高，生产周期和产品升级周期越来越短。激烈的市场竞争加速了汽车产品的升级。各大汽车制造商不断引进新车型，以先进的性能和新颖的外观占领市场。人体最重要的变化是汽车品种的变化和升级。车身制造技术和质量水平作为汽车零部件的载体，不仅直接影响汽车制造的质量和成本，而且还决定着汽车产品的市场竞争力和市场寿命。

1　汽车白车身概述

　　车身作为汽车的重要零部件之一，不仅会对车的整体性能产生较大的影响，同时也将影响到汽车个性化设计的效果。一般来说，车身是由两部分组成的，一个是白车身，即已经焊接完成但还没有进行喷漆的车身。白车身是由各种零部件焊接而成的。车门、前板制件等均属于白车身。另一个是相关的附件。

2　激光焊接工艺性优势

　　激光焊接最突出的特点就是功率密度高，热输入小且集中，焊接部位的热变形和热影响区很小，有利于提高焊接速度以及焊缝的力学性能。对车身车间而言，激光焊较之点焊的工艺优势主要集中在以下几个方面。（1）能量密度高。（2）激光焊接速度快、熔深大。（3）激光焊接热输入量小，热影响区小，焊接变形小，焊缝晶粒细小致密。（4）激光焊缝力学性能好，强度高。（5）激光焊接可达性更好，点焊枪焊接过程中焊枪打开需要一定空间，同时为兼顾两个焊接头需要调整姿态，而激光单面焊接能够适应更复杂的车身结构。（6）激光焊接焊缝细窄，无需使用密封条与镶嵌条，提高外观的流线性，更加美观大方。

3　激光焊接的系统构成

　　激光焊接是采用激光作为焊接热源，利用焊接机器人来执行焊接操作，同时通过焊接夹具和产品制造精度来保证焊缝质量。（1）激光器。焊接系统的核心机构，能产生能量高、热量大的激光束快速熔化焊丝或母材，目前主要有CO2气体激光器、固体激光器、光纤激光器和碟片激光器等。（2）焊接机器人。执行自动化焊接程序的柔性机构，通常是六轴全关节臂结构，并附带焊缝自动跟踪系统。（3）焊接夹具。保持焊缝形状和位置精度，防止焊接变形的机构主要有两种:白车身和焊接工位定位系统，固定白车身在工位中的相对位置，使机器人和焊接系统在白车身上一致可达，通常利用白车身本身下车体上的定位孔设计定位机构，保持焊缝位置的一致性和稳定性;待焊产品和白车身定位系统，如顶盖和白车身定位系统中，为保证白车身侧围和顶盖之间的缝隙均匀一致，通常采用轮式柔性定位机构，滚轮的压力、角度可调，使零件之间的缝隙均匀、稳定、一致，避免焊接缺陷产生。（4）零件质量。待焊零件要保持良好的精度和一致性，在模具设计制造时应考虑后续焊接时的调整需求，并能根据焊接调试的实际状态进行灵活调整，保持理想的焊缝间隙(试制阶段一般要求小于0.2mm)和角度。

4　激光钎焊在车身车间的应用

4.1　后盖生产线的设备及加工工艺

　　（1）后盖零件和设备。后盖由内板组件和外板组件组成，其中

内板组件由内板、锁定加强板保护构件和铰链加强板组成，外板组件由上板组成。外板的一部分和外板的下部。后盖总成主要设备：吊点焊机、上胶设备、机器人夹具、机器人滚动设备、凝胶设备、铆枪、输送带和激光钎焊系统。（2）后盖加工工艺流程。内板装配工艺：夹具→手工涂装→手工点焊→拉丝铆接检验。外板组装工艺：夹具→激光自动钎焊检测。后盖组装工艺：内部夹具→外板组件→自动点焊机→机器人胶辊→机器人胶组装→检验。4.2　激光熔焊焊接技术

　　在汽车制造领域，激光熔焊焊接技术的应用极大地提高了白车车体焊接的整体水平，这一焊接技术主要原理是以激光为主要能量源使焊丝熔断，从而实现两个金属板之间的连接。这一技术与传统的焊接技术相比有着较大的优越性，主要体现在以下三个方面:一是体现在焊接点的连续上，激光熔断焊接形成的焊接点具有较强的连续性，使得车体焊接整体强大大大提升;二是体现在高强钢的焊接上，随着汽车自身质量的提升，车体的侧围、顶部、车门等部位使用高强钢来焊接渐成趋势，与普通钢板相比，高强钢的屈服强度更高，采用传统的焊接方式焊接效果不能达到质量要求，采用激光熔焊焊接技术则可实现优质焊接，同时也大大提高了车身的匹配精度;三是体现在焊接导致的母材变形上，当前车体多数采用镀锌钢板，激光熔焊技术具有焊接速度快、变形小等传统焊接技术无可比拟的优势，极大的提高了车体焊接的强度以及精度。4.3　激光飞行焊技术

　　激光飞行焊即激光机器人的扫描焊接，机器人携带的激光工作头通过振镜高速扫描，在不接触工件的情况下完成高速焊接。在汽车白车身装焊车间，激光飞行焊常用于连接两搭接板。与传统电阻焊相比，激光飞行焊具有工件变形小、减轻车身质量、速度快、强度高、节省耗材、设备稳定性好等优点。例如：2005年大众公司进行的激光焊接技术在帕萨特轿车的大批量生产过程中的应用显示，与传统的电阻焊相比，激光焊接每个焊点的生产成本节省了30%～50%。激光飞行焊工作过程不接触工件，因此设备故障率及设备备件更换率很低，工作稳定。这就意味着设备完成安装调试后的后期投入很小。

5　结语

　　目前，激光焊接技术已成为现代汽车企业不可或缺的技术。许多知名汽车公司甚至都有汽车激光焊接生产线。激光焊接技术已在世界范围内得到广泛应用。汽车车身质量越来越小，车身整体变得越来越光滑，车身的坚固性得到提高，汽车的实际制造成本降低，实现了汽车企业的可持续发展。虽然激光焊接技术仍存在一些不足之处，但它发展迅速，指出了中国汽车起飞的方向，拓宽了视野。

参考文献：

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