汽車頂蓋雷射激光釺焊技術

 

　　汽車頂蓋雷射激光釺焊技術是最早應用於車身加工的雷射激光工藝，其原理為利用雷射激光將焊絲(一般為銅矽合金)熔化並填充到頂蓋與側圍工件的縫隙中，不但起到連接的作用還可以進行密封。雷射激光源采用YAG連續型雷射激光發生器，最高輸出可達4kW，由於焊絲的熔點相對鋼板要低，所以選擇雷射激光的輸出功率范圍為(1.8～2)kW，在熔化焊絲的同時，雷射焊接機保證頂蓋和側圍不產生熱變形。雷射激光采用柔性的光纜傳輸，可以使雷射激光發生器與焊接工位分開，避免設備受到損傷。根據焊絲直徑的大小，在焊接端利用光學鏡頭改變雷射激光聚焦的光斑大小使之相互匹配，如焊絲直徑為1.0mm，將雷射激光聚焦的光斑直徑調整為1.2mm，使雷射激光最大限度地作用於焊絲上。焊接過程中由機器人帶動自適應式焊接鏡頭，轉動軸帶動伸縮臂在水平方向上轉動，而伸縮臂自身可以在垂直方向移動。

　　由於焊絲具有一定的強度，可以在焊接過程中作為導向指針，整個伸縮臂由焊絲導向運動軌跡，這樣就彌補了理論編程與實際焊縫上的位置偏差。

　　焊接工作站，整個系統采用PLC(可編程邏輯控制器)編程控制，機器人帶動鏡頭移動至焊接起始點，使焊絲切入焊縫，壓縮空氣打開，雷射切割機此時機器人控制器向雷射激光發生器與送絲機發出指令，保證雷射激光發射與送絲同步進行。焊絲被熔化後填入縫隙，經冷卻形成光滑平整的焊縫，焊接速度可達2m/min。焊接過程中使用保護氣體(氬氣或氮氣)，可避免焊縫周邊工件被氧化，使焊縫視覺效果更加美觀。

　　穿透焊的過程與釺焊有所不同，雷射激光在兩層鋼板上進行穿透焊接，無焊絲填充，機器人帶動鏡頭按照預先編定的軌跡直接焊接，無需導向裝置。穿透焊采用雷射激光功率為4kW，遠高於釺焊。因為焊接中需要熔化工件，所以在焊縫的兩端需要設置功率斜坡，即在焊接起始時，功率在30ms內從1kW線性增加至4kW，結束時功率在30ms內從4kW降到1kW。雷射雕刻機這樣做的優點在於避免在起弧和收弧時將鋼板焊穿，形成小洞，從而影響焊接質量。

　　為了防止鏽蝕，大眾汽車的白車身均采用雙面鍍鋅鋼板。由於鋅的沸點(907℃)遠比鋼鐵(2 590℃)的沸點低，因此在焊接時，表面的鋅會首先汽化。如果兩層鋼板貼得非常緊密，汽化後的鋅蒸汽無法排出，冷卻後將存留在焊縫中，這樣會大大降低焊縫的強度，影響焊接質量。因此，焊接前應先將工件沖出高度為0.3～0.5mm的小坑，雷射打標機以保證工件之間有足夠的縫隙排出鋅蒸汽。由於飛濺大，穿透焊的焊縫相對於釺焊更粗糙，但是強度比普通點焊要強得多。

　　如今，雷射激光焊接應用於汽車白車身已經成為一種趨勢，采用雷射激光焊接不僅可以降低車身重量、提高車身的裝配精度，同時還能大大加強車身的強度，在用戶享受舒適的同時，為其提供更高的安全保障。