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“江湖中”关于激光焊接的五大传说是时候给出

更新时间:2019-05-15

  之前一期公开课中,车辙君为大家分析了焊点多少对汽车的影响(传送门:《车厂都在强调的车身焊点数,真是越多越好吗?》),后台大家讨论的热情不错,也有人提出了想要更进一步的了解下激光焊接的相关内容,各位的这份热情车辙君当然不能辜负,这期就和大家一起来见识见识传说中的激光焊接。

  汽车上电阻点焊作为使用率最高的焊接方式,一直因其易产生飞溅、美观性差等受到诟病,而激光焊接可就不这样了,既没有飞溅,还能分分钟给你条漂亮的焊缝。

  是不是就这么愉快的下结论了?二者的较量,在生产中可不止这些。车辙君总结了一些生产中重点关注项目,根据了解到的信息获得了以下结论:

  抛开以上问题,焊接强度或许更能引起我们的兴趣。相比电阻点焊少得可怜的焊点,激光焊接那条长长的焊缝让人感觉踏实不少。事实上激光焊接的抗拉强度会受焊缝长度、熔宽等因素影响,而点焊的抗拉强度也与焊点数量和间距等因素相关。虽然激光焊接确实在提高强度上限上有优势,但考虑实际生产情况,这二者在强度上并没有明显的可比性。但不可否认的是,激光焊接由于提高了板材之间的贴合度,且焊缝一致性更好,在提升刚性上还是有优势,尤其在改善NVH上。

  线毫瓦左右的激光器就能满足DVD的工作需求了。而放在车身焊接上,一般是几个千瓦的数量级。

  看到“钎”字,大家就明白了,这种激光焊接技术需要使用焊丝。它以激光作热源,利用熔点比母材低的钎料,加热熔化后,填充接头间隙并与母材相互扩散,实现连接。

  顾名思义,利用激光为热源,熔化两板件角接处,使其形成液体金属,待其冷却后,形成可靠连接。

  主要运用在车顶、门盖上。激光熔化焊控制难度相对较低,但整体强度会稍弱些。

  它在机器人第六轴上安装振镜扫描头,通过镜片摆动反射,实现激光轨迹运动,无需机器手臂跟随运动。激光远程焊接系统柔性化高,效率更高,一套系统可取代6~9套普通机器人点焊。

  乍听之下,激光焊浑身都是优点。这不,还给打了个降本增效的名号。理性思考,虽然激光焊焊接速度快,一个焊点平均消耗5s时间,激光焊则可以完成近1m长的焊缝。注意这里说的是速度而不是效率,由于稳定性较差,生产中往往容易造成凸起、凹陷、漏焊、焊穿、跳丝及焊缝不均匀等质量问题。

  就完成某区域的焊接来说,电阻点焊还可以增加焊机的方式缩短工作时间,但激光焊接由于高昂的运营成本和复杂的工作系统很难在同一工位增加设备,所以激光焊接实际效率并没有后者高。

  以常见的镀锌钢板为例,在激光焊接时容易产生气孔和裂纹问题,常见于顶盖(天窗)激光焊接上,当年高尔夫频繁漏水,想想并不是什么稀奇事。顶盖激光焊这个脆弱的工艺,遇到问题严重的,把整个车顶掀开重新焊,也不是不可能。

  被吹上天的铝合金除了质量轻,并不是一个好伺候的主。与镀锌钢板一样,在焊接过程中也会产生许多气孔和裂纹,影响焊接质量。

  铝元素电离能低、焊接稳定性差,还会造成焊接不连续等现象,加之高热量的焊接方式,整个过程中会产生三氧化二铝和氮化铝,对环境造成污染。种种看来,铝合金焊接并未成为主流。

  不过也有办法解决,可以在焊接前打磨铝合金板表面,增加其对激光能的吸收;焊接时配合惰性气体,防止出现气孔。

  虽然这里说了不少激光钎焊的坏话,但不可否认,相比传统焊接技术在铝合金焊接上的颓势,激光钎焊仍然好得多,但也没有达到完美的地步。

  以CT6的铝合金电阻点焊工艺为例,采用了环形电极帽击破铝合金表面氧化皮的方式,虽然也能达到效果,但成本也相应提高了。

  当今高调的激光焊接技术其实早在1964年就有了,那时主要应用在小而薄零件的焊接上,相当“低调”。

  

  从20世纪80年代开始,在稳定性得到改善后,激光焊接技术才开始投身于汽车车身制造。至此,此项技术一直处在蓄力阶段,并没有搞个大新闻。但随着铝合金、钛合金、碳纤维等新兴材料在汽车上的运用,激光焊接被逐渐推向台前,从此“飞入寻常百姓家”了。

  不锈钢和碳纤维之间怎么焊接在一起?不用担心,看似水火不容的两种材料,激光焊接可以解决。

  连续的激光焊接不需要像传统点焊工艺那样需要使用板材边缘堆叠焊接,降低了材料的消耗,有助于轻量化。不同于电阻点焊,需要巨大的焊钳加压通电,并且力道可不小。而没有振动产生的激光焊对车身更加温柔,且焊接的集中性更好,有利于提高车身的装配精度。这两个优势看似不起眼,但真真缺一不可。

  轻量化各大媒体聊的不少,但装配精度也相当重要,要知道当年大众CEO文德恩可是当众趴车量过尺寸的。

  传说文老板常年带着一副三角尺,专往车身上那些看不顺眼的缝里面塞,测测尺寸是否达标。

  感谢互联时代的到来,让技术也能走上台前。虽然消费者不能直接感受到每一项技术背后的亮点与艰辛,但最终你所看到的细节,都需要耗费无数技术工作者不计其数的夜晚。激光焊确实是一项好技术,但并非完美,其实,优点和缺点很多时候只是看的角度不同而已。

  《公开课》是车辙的一档以分享知识、拓展视野为主的偏科普类栏目,今后该栏目还将侧重买车、用车等实用技巧的专业分享。对这一栏目有任何想法,请不吝您的建议。

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