為了滿足消費(fèi)者日益多樣化的需求，越來越多的新技術(shù)、新工藝被應(yīng)用到汽車制造過程中，希望借此提升產(chǎn)品的品質(zhì)，在激烈的市場競爭中占得先機(jī)，這其中就包括激光焊接技術(shù)。近年來，我國的汽車消費(fèi)市場發(fā)展迅速，私人消費(fèi)者日益增多，這不僅為各大汽車制造廠商提供了廣闊的市場機(jī)遇，也對其產(chǎn)品與服務(wù)提出了更高的要求。

激光焊接應(yīng)用于汽車制造主要包括激光拼焊板、白車身激光焊接兩個(gè)方面：

( 1) 激光拼焊板技術(shù)已經(jīng)被各大汽車制造廠商廣泛接受，許多車型的車門內(nèi)板、前地板、前后縱梁等零件均采用了這一技術(shù)。

( 2) 白車身激光焊接雖然目前尚存在設(shè)備投資及維護(hù)成本高，使用條件苛刻等問題，但由于其具備焊接精度高、零件變形小、焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度提升顯著等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，仍然被德國大眾等廠商采納并推廣。

二、車頂焊接工藝的發(fā)展

車頂與側(cè)圍外板、車頂橫梁、加強(qiáng)板等諸多零件存在著連接關(guān)系，其中車頂與側(cè)圍外板之間的連接由于其位置的特殊性而顯得尤其重要：

( 1) 該位置由于沒有其他零件的遮擋，因而直接影響整車美觀。

( 2) 連接區(qū)域長度大，貫穿整個(gè)乘坐空間，是決定整車密封性、剛度的重要因素。

車頂與側(cè)圍外板連接技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了點(diǎn)焊、激光焊、激光釬焊三個(gè)階段，現(xiàn)分述如下。

1. 點(diǎn)焊連接

采用點(diǎn)焊連接的車頂與側(cè)圍外板結(jié)構(gòu)。均勻分布的焊點(diǎn)可以保證連接強(qiáng)度，但不具備密封功能，因此在焊接區(qū)域需要噴涂大量P VC。雖然經(jīng)過油漆處理，但直接暴露于客戶視線內(nèi)的焊點(diǎn)與PVC 痕跡仍然是無法接受的，為了解決這一問題，通常會在該區(qū)域上方安裝一條寬度在20 ～30mm 之間的密封條。許多小型轎車甚至包括部分中級轎車出于成本控制的考慮都采用了黑色膠條，但其與亮麗的車身色彩形成鮮明的反差，非常不協(xié)調(diào)。近年來，部分廠商采用了與車身同色的密封條或鑲嵌條，但由于點(diǎn)焊工藝對于搭邊距離的客觀要求，所以其寬度是無法減小的。

2. 激光焊連接

自1996 年開始，激光焊接技術(shù)首先被德國大眾應(yīng)用于車頂與側(cè)圍外板的連接，從而揭開了激光焊接推廣應(yīng)用的序幕。激光焊接工藝并不填充焊絲，而是利用由Nd ： YAG 激光器諧振腔輸出的激光束，經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)聚焦后形成的高能量密度的輻射熱源掃描材料的表面，使材料局部快速熔化而實(shí)現(xiàn)焊接。激光焊縫的寬度與熱影響區(qū)都很小，材料變形小,由于實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的線狀焊接，使車身強(qiáng)度和剛性得到了很大的提高，而且焊縫具備密封性，可以大幅度地減少PVC 的用量。上海大眾目前生產(chǎn)的Passat 領(lǐng)馭采用了這一工藝。但出于整車防腐性能的要求，車頂與側(cè)圍外板均采用了鍍鋅鋼板，采用激光焊接后表面質(zhì)量尚不能滿足VW 標(biāo)準(zhǔn)苛刻的要求，為此安裝了一條寬度僅為10mm，與車身同色的鑲嵌條作為裝飾，相比較采用點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，美觀度已有很大的改善。

3. 激光釬焊連接

2001年，第4 代Polo 上市，車頂與側(cè)圍外板連接處只有一條細(xì)細(xì)的焊縫，已經(jīng)不必使用任何密封條與鑲嵌條了，原因是最新的激光釬焊工藝被應(yīng)用于該部位的連接。

激光釬焊與激光焊的差異在于： 通過激光束的高溫使CuSi3 焊絲熔化、鋪展，實(shí)現(xiàn)零件之間的釬焊連接。CuSi3 的熔點(diǎn)為950 ℃，低于Fe 的熔點(diǎn)。采用釬焊工藝可以減少焊接熱量的輸入，結(jié)合激光焊能量集中、焊縫區(qū)和熱影響區(qū)狹小的特點(diǎn)，最大可能地降低鋼板表面鍍鋅層的蒸發(fā)，充分保證整車的防腐性能。而焊接區(qū)域也無需再噴涂PVC，可以在充分保證密封性能的同時(shí)，獲得良好的焊縫表面質(zhì)量。

三、焊接強(qiáng)度比較

以下的這組試驗(yàn)，對比了相同材質(zhì)條件下分別采用點(diǎn)焊、激光焊、激光釬焊工藝所獲得的焊接強(qiáng)度。試驗(yàn)采用0. 8mm低碳鍍鋅鋼板，鍍層厚度為100g/ m2 ，試樣規(guī)格為120mm×45mm，對應(yīng)不同焊接方式所采用的接頭形式參照實(shí)際車身零件結(jié)構(gòu)。

點(diǎn)焊試樣： 搭接尺寸45mm×45mm，采用優(yōu)化的點(diǎn)焊參數(shù)( 此時(shí)焊點(diǎn)直徑為5. 7mm) ，在45mm 寬度方向上焊接兩點(diǎn)，點(diǎn)間距25mm，邊距10mm。激光焊試樣： 搭接焊縫，焊縫長度為45mm，搭接角度為10°( 作為焊接時(shí)鋅蒸氣溢出空間，防止焊縫內(nèi)產(chǎn)生氣孔) 。激光釬焊試樣： 卷邊角焊縫，焊縫長度為45mm。

焊絲為CuSi3 ，直徑為1. 6mm。試驗(yàn)結(jié)果充分反映采用激光焊與激光釬焊工藝后，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有了大幅提升，尤其是激光釬焊，達(dá)到了點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)的1. 5 倍。

為獲得出色的接頭強(qiáng)度，需充分保證以下幾個(gè)方面：

( 1) 焊縫與兩塊鋼板間有足夠的連接寬度，一般要

( 2) 焊縫與母材相交處的平滑過渡。

( 3) 焊縫中沒有氣孔、燒穿等缺陷。

這不僅對設(shè)備性能和零件匹配提出了高要求，同時(shí)也需通過大量工藝試驗(yàn)不斷地對系統(tǒng)和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

四、結(jié)語

( 1) 試驗(yàn)表明激光焊、激光釬焊工藝應(yīng)用于車頂焊接不僅使產(chǎn)品更加美觀、提高了密封性，而且顯著提高了焊接區(qū)域的強(qiáng)度，提升了整車的安全性能。

( 2) 激光焊接的應(yīng)用推動了車身制造技術(shù)水平的提高，但設(shè)備投資成本高、使用條件苛刻等問題依然困擾著這一技術(shù)的進(jìn)一步推廣。

隨著人們的不懈努力，尤其是在高效率激光器、焊縫跟蹤系統(tǒng)和夾緊技術(shù)等領(lǐng)域的突破，將使激光焊接技術(shù)愈發(fā)成熟完善，在不久的將來，激光焊接技術(shù)必將在車身制造領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。

（轉(zhuǎn)載）