3、激光焊的应用

　　应用于车身的激光焊接主要分为两种方式：一种为熔焊，不需要填充物质，激光直接作用在工件表面上进行焊接；另一种为填充焊，即通常所说的钎焊，主要应用于汽车顶盖的焊接。

　　3.1熔焊

　　根据激光束能量密度的大小，熔焊又可分为热传导焊和穿透焊。

　　（1）热传导焊

　　由于激光汇聚于一点时会产生相当高的温度（与能量密度大小有关），当温度达到1490℃时，钢板就会熔化，利用此种热效应进行焊接的方式为热传导焊，其过程为：首先通过激光将工件表面加热到熔点，金属熔化后会形成一个半球形的熔池，熔池的半径和深度慢慢增大，当吸收的激光能量与熔池向四周扩散的热量达到平衡时，熔池便不再扩大。沿预定轨迹移动激光光束，熔池也随之移动，熔池前方的金属不断熔化，后方的金属冷却，从而形成一条焊缝。热传导焊的优点体现在焊缝光滑且飞溅少，速度为1～3m/min，焊缝深度与宽度比小于1。此焊接方式多用于平板拼焊。

　　（2）穿透焊

　　在汽车白车身上，因为焊接钢板有2～4层，厚度可达4mm，所以对焊缝的深度有更高的要求，此时热传导焊无法满足工艺的要求，这就需要另一种焊接方式—穿透焊，穿透焊具有速度快、熔深更深的特点，它对激光能量密度的要求远高于热传导焊。当激光作用于工件表面时，金属迅速汽化（在2590℃钢板就会汽化为蒸汽），以蒸汽的形式扩散出熔池，并形成一个蒸汽通道，激光在通道内进行多次反射可以使金属对激光能量的吸收率增加到75%，在这里称之为“小孔效应”，当产生的蒸汽压力不足以扩散出熔池时，熔池便不再加深，形成一个稳定的焊接状态。熔池经过的位置，在蒸汽通道周围形成金属熔液流动，使上下两层板熔合在一起，金属冷却后，便形成一条高强度焊缝。与热传导焊相比，穿透焊的优势在于其焊接深度更深、速度更快，对于4mm厚的低碳钢板材，焊接速度可达5m/min；而其缺点在于其将金属迅速汽化后产生的大量飞溅容易损伤工件及加工设备。

　　3.2填充焊（钎焊）

　　另一种焊接方式为填充焊，此种方式并不熔化工件本身，而是利用激光的热效应熔化焊丝，并将其填充到所需焊接的两个工件之间，其优点在于焊缝美观，产生的热变形小，汽车顶盖的焊接多采用此种方式。汽车顶盖激光钎焊技术是最早应用于车身加工的激光工艺，其原理为利用激光将焊丝（一般为铜硅合金）熔化并填充到顶盖与侧围工件的缝隙中，不但起到连接的作用还可以进行密封。穿透焊的过程与钎焊有所不同，激光在两层钢板上进行穿透焊接，无焊丝填充，机器人带动镜头按照预先编定的轨迹直接焊接，无需导向装置。穿透焊采用激光功率为4kW，远高于钎焊。因为焊接中需要熔化工件，所以在焊缝的两端需要设置功率斜坡，即在焊接起始时，功率在30ms内从1kW线性增加至4kW，结束时功率在30ms内从4kW降到1kW。这样做的优点在于避免在起弧和收弧时将钢板焊穿，形成小洞，从而影响焊接质量。激光源采用YAG连续型激光发生器，最高输出可达4kW，由于焊丝的熔点相对钢板要低，所以选择激光的输出功率范围为（1.8～2）kW，在熔化焊丝的同时，保证顶盖和侧围不产生热变形。激光采用柔性的光缆传输，可以使激光发生器与焊接工位分开，避免设备受到损伤。根据焊丝直径的大小，在焊接端利用光学镜头改变激光聚焦的光斑大小使之相互匹配，如焊丝直径为1.0mm，将激光聚焦的光斑直径调整为1.2mm，使激光最大限度地作用于焊丝上。焊接过程中由机器人带动自适应式焊接镜头，转动轴带动伸缩臂在水平方向上转动，而伸缩臂自身可以在垂直方向移动。一般车身的激光焊缝长达42m，保证了其整体尺寸的精确性、车身强度和刚性。采用激光钎焊的车顶只有一条细致平滑的焊缝，直接作为外表面以增加车身的流线视觉效果，而采用传统点焊工艺的车顶则有两条橡胶密封条。

汽车白车身顶盖激光自动焊接成套设备

　　如今激光焊接应用于汽车车身生产已经成为一种趋势，采用激光焊接不仅可以降低车身重量、提高车身的装配精度，同时还能大大加强车身的强度，在用户享受舒适的同时，为其提供更高的安全保障。作为国内首套汽车白车身激光焊接成套设备，法利莱“轿车车身顶盖激光焊接柔性生产线”打破了国外企业在该领域的垄断地位，填补了国内空白。经过多年技术攻关，目前已成功应用于多条整装焊接生产线，焊接速度达4.8m/min，比世界上同类型设备快30%，但价格却比国外同类型生产线低40%，大大降低了整机制造成本，提高了民族品牌汽车的国际竞争力。