雷射激光焊接技術何時應用於汽車領域的

 

　　雷射激光焊接中高強度的雷射激光經過特殊的光學透鏡聚焦，彙聚於一點，從而產生高能量密度的光束，並作用於加工工件表面，使金屬在瞬間熔化甚至蒸發，被熔化的金屬在原子層面上進行重新接合，焊接後的強度等同於甚至強於一整塊金屬板的強度雷射切割機，從而達到焊接的目的。

　　工業上的雷射激光焊接多采用發光介質為Nd:YAG(釹釔鋁石榴石)的固體雷射激光發生器，由於其發出的雷射激光波長為1 064nm，金屬(特別是鐵)對它的吸收率接近40%，因而被大范圍的應用。

　　雷射激光焊接的種類

　　應用於車身的雷射激光焊接主要分為兩種方式：一種為熔焊，不需要填充物質，雷射激光直接作用在工件表面上進行焊接;另一種為填充焊，即通常所說的釺焊，主要應用於汽車頂蓋的焊接。

　　根據雷射激光束能量密度的大小，雷射雕刻機熔焊又可分為熱傳導焊和穿透焊。

　　由於雷射激光彙聚於一點時會產生相當高的溫度(與能量密度大小有關)，當溫度達到1 490℃時鋼鐵就會熔化，利用此種熱效應進行焊接的方式為熱傳導焊。其過程為：首先通過雷射激光將工件表面加熱到熔點，金屬熔化後會形成一個半球形的熔池，熔池的半徑和深度慢慢增大，當吸收的雷射激光能量與熔池向四周擴散的熱量達到平衡時，熔池便不再擴大。雷射打標機沿預定軌跡移動雷射激光光束，熔池也隨之移動，熔池前方的金屬不斷熔化，後方的金屬冷卻，從而形成一條焊縫。熱傳導焊的優點體現在焊縫光滑且飛濺少，速度為1～3m/min，焊縫深度與寬度比小於1。綜上特點，此焊接方式多用於平板拼焊。

　　在汽車白車身上，因為焊接鋼板有2～4層，厚度可達4mm，所以對焊縫的深度有更高的要求，此時熱傳導焊無法滿足工藝的要求，我們需要另一種焊接方式——穿透焊。

　　穿透焊具有速度快、熔深更深的特點，它對雷射激光能量密度的要求遠高於熱傳導焊。當雷射激光作用於工件表面時，金屬迅速汽化(在2 590℃鋼鐵就會汽化為蒸汽)，以蒸汽的形式擴散出熔池，並形成一個蒸汽通道，雷射激光在通道內進行多次反射可以使金屬對雷射激光能量的吸收率增加到75%，我們稱之為“小孔效應”，當產生的蒸汽壓力不足以擴散出熔池時，熔池便不再加深，形成一個穩定的焊接狀態。熔池經過的位置，在蒸汽通道周圍形成金屬熔液流動，使上下兩層板熔合在一起，金屬冷卻後，便形成一條高強度焊縫。與熱傳導焊相比，穿透焊的優勢在於其焊接深度更深、速度更快，對於4mm厚的低碳鋼板材，焊接速度可達5m/min;而其缺點在於其將金屬迅速汽化後產生的大量飛濺容易損傷工件及加工設備。

　　區別於熔焊的另一種焊接方式為填充焊，此種方式並不熔化工件本身，而是利用雷射激光的熱效應熔化焊絲，並將其填充到所需焊接的兩個工件之間，其優點在於焊縫美觀，產生的熱變形小，汽車頂蓋的焊接多采用此種方式。下面結合實例來具體說明上述焊接方式。