汽车车身激光焊接技术

 

    汽车车身是典型的薄板壳结构，由低合金高强度薄钢板经冲压、剪裁、整形制成覆盖件，并经焊接装配而成。车身装配中焊点可达几千个，传统焊装采用的是电阻点焊工艺。电阻点焊工艺是用两个电极从两个方向压紧工件，在两块搭接件上加压并通电，使接触面间形成焊点而将工件焊在一起。为满足结合和外形要求，各焊点间要保持一定间隔。点焊时焊钳在工件边缘下进行焊接，凸缘宽度需要16mm；而激光焊为单边焊接，凸缘宽度只需5mm。把点焊改为激光焊，仅此一项每辆车就可节约钢材40kg。

 

    手持激光焊接机焊接形成的窄而深的焊缝容易使工件焊透。激光头和待焊件之间无任何机械接触，不存在加工机械应力。激光焊缝的拉伸强度和疲劳强度与母材相当，符合承载力要求，这样可使构件材料减薄，车身重量减轻。同时，由于激光焊接采用计算机控制，所以具有较强的灵活性和机动性，可以对形状特殊的门板、挡板、齿轮、仪表板等进行焊接。加上光纤传输系统和机械手，就可实现汽车装配生产线的自动化。

 

    激光拼焊技术

 

    激光拼焊技术是激光焊接应用于汽车制造业最成功、效益最明显的一项技术。汽车工业最初应用拼焊板时，主要是为了解决轧机轧出的钢板板宽不够的问题，通过拼焊技术来满足汽车工业对宽板的要求。随着汽车工业的发展，拼焊板向着差厚板方向发展，即可将不同厚度的钢板拼焊，这时才真正达到了汽车钢板拼焊的目的。发明激光拼焊板技术的蒂森克虏伯公司于1985年在奥迪100的生产制造中首次应用了这一技术。激光拼焊技术是在进行车身制造时，根据车身不同部位的性能要求，选择钢材牌号、种类、等级和厚度不同的钢板，通过激光裁剪和拼焊，将车身某一部位如侧围、底板、车门内门、支柱等拼焊起来再冲压成形，目的是在保证车身强度的前提下，降低车身重量。这种技术具有一系列优越性：

 

    1、减少零件数量及大量冲压加工的设备和工序。拼焊可以一体成形，根据不同部位对强度的不同要求，将不同厚度的板料焊在一起，再一次冲压成形，同时可提高车身精度，减少大量冲压加工的设备、工序和模具。

 

    2、减轻构件重量。由于采用不同钢板拼接，对易腐蚀的部位可采用涂镀层钢板以提高使用寿命，对不承受载荷或载荷较小的部位可采用更薄的钢板，而对承受载荷的部位可采用高强度钢板，不再需要焊接加强筋，使车身结构大大简化，从而减少钢材消耗和生产成本，减轻车身重量，最终降低汽车能耗。

 

    3、提高构件结构质量和可靠性。由于采用连续的焊接代替不连续的点焊、铆接，车身刚度和紧固性、安全性得以很大提高。

 

    4、为生产宽体车提供可能。由于轧机限制，不可能生产太宽的钢板，而汽车对宽板的要求日趋紧迫。采用激光拼焊不失为一种有效而经济的工艺方法。激光拼焊使汽车造型更美观、舒适。

 

    在分析车身结构的基础上进行优化设计，选择少数几种典型的钢板拼焊成形，可提高材料利用率，省去二次加工过程，并大大减少模具数量。日本丰田汽车公司侧围生产线采用拼焊板后，零件数量减少66%，模具从20副减少为4副，材料利用率由40%提高到65%。采用手持激光焊接机进行拼焊，一台中型轿车可减重9kg且不会影响其强度。