专题汇总
汽车工艺上应用的激光焊接技术
发布人: 时间:2017-03-03 关注:

第一次听说激光焊接这个概念是在2006年,当时邻居入手了一辆帕萨特领驭,其广告语里这样写道:“超厚双面镀锌钢板以及为关键部位精选的超高强度钢与高端特殊钢,经由先进的激光焊接技术处理,达到分子层面的坚固结合,车身强度大幅提高30%,在毫厘厚度与领先科技间,尽信明鉴安全的分寸。”

十年后再看这样的广告语依旧让人动心,可以想象当年激光焊接在营销上是多么的震撼。然而,激光焊接真的那么神奇吗?车身强度大幅提高30%,能给用户在驾驶安全性上带来多大的感受呢?

要了解激光焊接,还得先从焊接说起。

焊接是什么?

焊接是一个宽泛的说法。电气焊、二保焊,还有点焊、激光焊等白车身焊接方法,让人不知所云。用教科书的话来说,焊接就是通过加热或者加压,或者两者并用,加或不加填充材料,使两分离的金属表面达到原子间的结合,形成永久性连接的一种工艺方法。

通俗一点说,焊接就是能把分离的金属连接在一起。同样是做饭,方法不同,所以就有了不同的焊接方式。本可以简单阐述的事情,教科书总是将其复杂化……

点焊属于哪一类焊接?

明白了焊接的原理,再了解焊接的分类就简单多了。不同焊接方式的区别主要在于焊接原理的不同,虽然焊接种类繁多,但是焊装车间用到的焊接方法非常少,大多为电阻焊和电弧焊,也有大家所熟知的激光焊接。

在焊装线上,绝大多数工位进行电阻焊,将被焊工件压紧于电极之间,通电后电流将金属熔化,两个板件便连接到了一起。因为焊接区域呈点状,所以叫做点焊,大多数汽车白车身的焊点在5000个左右,可见点焊在白车身制造过程中扮演了非常重要的角色。

在焊装线上,绝大多数工位进行电阻焊,将被焊工件压紧于电极之间,通电后电流将金属熔化,两个板件便连接到了一起。因为焊接区域呈点状,所以叫做点焊,大多数汽车白车身的焊点在5000个左右,可见点焊在白车身制造过程中扮演了非常重要的角色。

激光焊一定比点焊强?

与点焊不同的是,激光焊接利用激光对材料进行微小区域内的局部加热,激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散,将材料熔化后完成焊接。

虽然看起来超前,但激光焊接并不是这几年才出现的:早在80年代,欧洲车企就开始使用这项技术,2000年以后,从德企开始,国内也逐渐使用激光焊接。进入到中国之前,激光焊接已经发展了很多年,并不是新世纪才出现的尖端技术。

只有德企在用激光焊接吗?

提起激光焊接,大家最先想到的是大众,旗下车型的顶盖和侧围连接处没有装饰条,这是汽车外观上少有的能看出激光焊接的地方。大众车之所以没有装饰条,是因为激光焊接后没有焊缝,处理后直接涂装,省去了镶边的成本。

事实上,众多车企中,不是只有大众才有激光焊接,更不是只有车身框架结构采用激光焊接。激光焊接后的零件变形很小,也不用做后续的热处理,因此,这项技术也在零部件加工中采用,比如门挺杆、车门铰链等。

很多车企在冲压前都应用了激光焊接技术:不同厚度、强度、材质的钢板切成合适的尺寸和形状,用激光焊接成一个理想的整体(即拼焊板),再进行冲压,可以获得合适的冲压件。这样的工艺减少了板料的消耗,激光焊接后的拼焊板没有焊缝,气密性好,几个板件连接在一起省去了装配过程,也减少了工人工作量,因此在合资车企应用广泛。

为什么德企喜欢激光焊接?

激光焊接的优点非常多,也因为优点太多,而显得这项技术很高大上。相比电阻焊和电弧焊,激光焊接的优势非常明显:

焊接速度快,每分钟能达到数十米,加快了生产节拍。对企业来说,提高生产效率相当于降低成本。只要分焊装线的效率跟得上,主焊线就能快速下线白车身。可以想象,大众每月单车型3万台(朗逸能达到5万)的产量是很了不起的。

柔性化程度高。激光焊接是非接触式焊接,一般距离钢板15cm以上,留给车身的空间很大,并且针对不同的车型,只需变化夹具和机器人编程就可以投产。单线多车型的生产可以降低设备风险,由此看来,激光焊接的高投入和降风险是成正比的。

焊接形变量小。由于能量集中而且是非接触焊接,与点焊相比,激光焊接的热变形区域很窄,点焊中伴有的机械扭曲和波浪边缘在激光焊接中不会产生。在点焊中要维护易损件例如电极帽、电极杆等等,而在激光焊接中则不需要这些维护。

节省材料。点焊是将两个板料搭接在一起,给焊接处留出足够的焊接面积,电极伸入板料重叠处焊接。而激光焊接只需对翻边的一面进行焊接(单面焊接),减少预留的焊接边缘,减少搭接板料可以降低车身的质量,在轻量化如此艰难的情况下,一丝一毫的减重都是技术的提升。同时,单面焊接让设计更自由,有利于板件布置。

小结

随着互联网的普及,越来越多的汽车用户更加了解汽车,传统营销方式不再神奇,随之而来的是车企源源不断的技术营销,从大众的激光焊接到丰田双擎,再到数不清的动力新技术,仿佛一夜间各家都有了自己的拿手好戏,或许拿掉了这些营销幌子,汽车世界又是另一番模样。

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