汽车顶盖激光钎焊研究
摘要 本文主要介绍了激光钎焊的工艺及特点,对新宝来汽车顶盖激光钎焊问题进行分析研究,提出解决措施。
关键词 汽车工程;汽车顶盖;激光;焊接
1 概述
激光焊接技术从上世纪80年代起,运用于汽车车身制造领域中。激光焊技术的应用是光学与金属学的融合,在薄板焊接领域开辟了新的技术。激光作为焊接光源,具有能量密度较高的特点,并且焊接和切割速度快,它的加热范围较小,激光焊接的形变量小和深宽比大,焊缝较窄,激光加工的热影响区域窄,广泛应用于白车身制造领域。近年来,激光焊接设备成本逐渐降低,进而使白车身激光焊接技术得到了推广,在汽车制造的各个领域激光焊接技术得到广泛的应用,成为汽车激光焊接领域的新发展方向。
2 激光钎焊工艺
激光钎焊是激光焊接技术中的一种焊接方法,由于激光能量密度大,可以作为热源,将焊丝材料熔化,激光光速经过聚焦后照射在焊丝表面,在机器人的牵引下,将熔化了的焊丝材料浸润到被焊接的工业零件上,已经被激光熔化的焊丝填充到要焊接的生产工件之间,使生产工件间得到很好的结合,完成激光焊接工艺。
在激光钎焊工艺中,整个焊接系统的焊接速度很快,而且焊缝比较狭窄,对外关也有很高的要求,焊接系统对焊接参数要求精确,同时对焊接工艺中的送丝速度较精确,对平稳性要求也很高。
激光钎焊时钎料的选则也很重要,要求解约成本,符合设计要求,要结合目材的性能,达到激光钎焊的加热调件。这就要求所选用的钎料要有合适的熔点,它的成分要均匀,稳定性要好,并有良好的润湿性,钎料与目材结合的牢固,具有激光热源的性质,符合节约成本的要求。
3 激光钎焊的优点
激光焊接技术中的激光钎焊具有很多优点,在工业生产中,进行激光钎焊的母体材料本身并
不熔化,仅仅是使选用焊接钎料熔化,这样可以焊缝表面非常的光滑,使生产工件的外形更加美观,其密封性也比较好,使工件的焊接区域得到了大大的加强,提升了安全性能。
1)激光钎焊具有单面加工、搭边量小、焊接质量稳定、非接触式加工、焊接速度快、焊接变形小等特点;2)激光钎焊进行局部加热,不易产生热损伤,热影响区较小,加热温度较低,只在加工工件的焊缝表面产生熔化现象。同时具有自然浸润的特点,加工过程中钎料无飞溅的特点,加工工件间的焊缝的质量非常高,操作过程中不需要经常更换焊炬和喷嘴,节约加工成本;3)进行拼焊。对于造型复杂的汽车顶盖,在加工生产中要将汽车顶盖拆开,分成两部分,然后利用激光钎焊技术将分开的两部分进行拼接熔焊,使之成为一个完整的工件;4)激光作为热源,激光能量密度大,对于热输入可以精确控制和调节,缩短冷却和加热的时间,提高激光钎焊的焊接速度,在现代化生产中更容易实现自动化焊接。
4 激光钎焊的局限性
在实际工业生产中,在激光焊接过程中,工件间的焊缝质量缺陷依然会出现。它受到很多因素的影响,例如操作空间狭小,设备陈旧老化,焊接过程轨迹设计不合理等。
1)激光钎焊中容易出现气孔,例如母材表面不够清洁,镜片的损耗度大,钎焊丝与激光束交点相对位置发生改变等,焊缝表面都会出现不同状态的气孔;2)焊接过程中出现熔焊型焊缝,它要受到送丝机构稳定性的影响,受到送丝过程中钎焊丝剩余多少的影响;3)容易出现焊缝单边焊,在进行工件间的焊接前,激光束与导嘴处焊丝的相对位置发生偏移,最终只能导焊丝与板件单边接触,不能在生产工件的焊缝间隙内润湿和铺展;4)焊缝开始或者尾端,钎料没有填满焊缝,或者钎料伸出焊缝表面;5)被焊接的板件被激光烧穿,受到机器人故障的影响,冷却水温度的影响;6)容易出现激光熔焊与激光钎焊共存的现象,受送丝机构中钎焊丝剩余量多少的影响,受到送丝机构稳定性的影响。
5 新宝来汽车顶盖激光钎焊问题研究
1)激光钎焊运行参数:焊点光束直径是焊丝直径的2倍。当焊丝直径>=1.6mm时,机器人速度>送丝速度10%。当焊丝直径<1.6mm时,机器人速度<送丝速度10%。选用的运行参数为:机器人速度=39mm/s,焊丝直径=1.6mm,焊丝速度=2.4mm/s,热丝电流=167A,激光功率=2500W焊接角度=15度,焊点光束直径=3.2mm2)新宝来顶盖激光钎焊中出现的问题。由于新宝来顶盖与侧围之间的间隙过宽(在18mm左右),在这个间隙涂上PVC胶,进
行喷漆,经过路试后漆面会产生裂纹。为保证产品质量,需对此质量缺陷进行改进,尽快弥补,避免其对生产销售产生影响;3)解决措施。将原来的汽车顶盖加宽,使汽车顶盖和侧围的间隙由原来的18mm左右减少到9mm,间隙减小后,漆面会产生裂纹的的概率大大降低。但是前提激光焊钎焊焊缝必须进行改进。经过分析,新宝来顶盖激光焊钎焊改进必须要有辅助夹具压轮的帮助,再通过对镜头角度,机器人轨迹,压轮支架结构以及对位置重新设定,重新设计压轮、镜头的角度,修改机器人的轨迹、镜头参数、送丝速度。
6 结论
激光钎焊焊缝外观质量良好,焊缝均匀、平整光滑,外形美观,激光焊接不仅有着焊接效率高,外成形美观,热影响区域小及精度高等一系列优点,更重要的是它大大增强了车身焊接强度。提高了汽车的安全品质。
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