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高能束焊在汽车工业中的应用(上)

前言

焊接工艺是汽车制造技术中最有代表性的3大工艺之一(焊装、油漆、总装)。在汽车工业中，传统的焊接工艺有手工电弧焊、氧乙炔焊、手工点焊等。但传统焊接方法存在焊缝质量较差、焊后变形大、易产生气孔、焊渣难以除清等缺点，取而代之的是机械化程度较高的CO2气体保护焊、电阻点焊。然而在点焊过程中所出现的缺陷给汽车装配带来了一定的影响，这些问题往往是到了总装流水线上装配才发现需要进行补焊、补漏、校正变形，影响流水线的作业进度。尤其在铝合金方面，由于铝的导热性、低熔点和低屈服强度必须采用大电流，这使得电阻点焊铝合金产品引起的变形必定比钢制产品严重得多，同时也给焊接质量监控带来了较大的困难。

随着汽车向着安全、环保、经济、可靠、耐久的方向发展，汽是对社会的负责和贡献车焊装生产线也在逐渐向全自动化方向发展。为了适应这一要求，各国的汽车公司在提高产量的同时，要求努力提高汽车质量和降低成本。众所周知，实现自动化的前提是零部件的制造精度很高，焊接变形小，焊接部位外观光亮，所以要求焊接技术越来越高。而CO2气体保护焊和电阻点焊已不适宜尺寸要求高、变形量小的汽车零部件的焊接。因此，在汽车工业中120°金刚石圆锥正广泛地采用高能束焊接。例如，美国通用汽车公司已有，3000多个汽车零件采用激光焊。据资料，美国汽车工业应用高能束焊接技术后，进行成本核算发现，每辆车节约成本1托盘00美元以上。高能束焊接提供了高速焊，而且使部件质量减轻、制造时间缩短、生产成本降低。

1高能束焊特点

高能束焊是利用功率密度大于5 108W/m2的热源对材料进行焊接的技术，其中包括电子捣碎机束焊接、激光焊接、等离子体焊接。在高能束焊接过程中，由于热源能量密度高，在极短作用时间内，被焊材料蒸发汽化，产生贯穿被焊材料厚度方向的空洞，称之为 匙孔 或者 小孔 。随着热源与被焊材料的相对运动，液态金属不断流向熔池后部填充小孔，从而点读机形成连续的而且完全焊透的焊缝。 小孔效应 是高能束焊接过程的显著特征，改变了能量传递方式。与一般弧焊相比有明显的优点：

a.焊接时基本不需要开坡口和填丝，熔深大；

b.加热集中、热输入少，焊接变形小、热影响区很小、焊缝组织细化、焊接精度高，并具有较高的生产率；c.适宜于难熔金属、热敏感性强的金属以及体积、尺寸悬殊工件间的焊接；

d.高能束焊接的规范参数均能进行单独调节，而且可调范围宽。

2高能束焊接在汽车工业中的应用

2.1激光焊接的应用

激光焊作为一种特殊工艺，可分为连续激光焊和脉冲激光焊两大类。它具有能量密度高、熔深大、焊接质量好、热影响区小、无污染和任何腐蚀以及易实现自动化等电流表优点，使之在汽车领域中得到广泛应用。

在汽车工业中主要使用连续激光焊。据专家预测，汽车框架零件中有50%以上电阻点焊生产线被激光焊生产线所取代。世界上很多著名汽车公司都建有专门的激光焊接专用生产线：美国通用汽车公司已经采用22条激光加工生产线；Thyssen钢铁公司的轿车底板拼焊生产线；大众汽车厂的齿轮激光加工生产线；奔驰汽车厂的18个厂房里有8个厂房安装了激光加工设备。