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汽車工藝上應用的激光焊接技術
發布人: 時間:2017-03-03 關注:

第一次聽說激光焊接這個概念是在2006年,當時鄰居入手了一輛帕薩特領馭,其廣告語里這樣寫道:“超厚雙面鍍鋅鋼板以及為關鍵部位精選的超高強度鋼與高端特殊鋼,經由先進的激光焊接技術處理,達到分子層面的堅固結合,車身強度大幅提高30%,在毫厘厚度與領先科技間,盡信明鑒安全的分寸。”

十年后再看這樣的廣告語依舊讓人動心,可以想象當年激光焊接在營銷上是多么的震撼。然而,激光焊接真的那么神奇嗎?車身強度大幅提高30%,能給用戶在駕駛安全性上帶來多大的感受呢?

要了解激光焊接,還得先從焊接說起。

焊接是什么?

焊接是一個寬泛的說法。電氣焊、二保焊,還有點焊、激光焊等白車身焊接方法,讓人不知所云。用教科書的話來說,焊接就是通過加熱或者加壓,或者兩者并用,加或不加填充材料,使兩分離的金屬表面達到原子間的結合,形成永久性連接的一種工藝方法。

通俗一點說,焊接就是能把分離的金屬連接在一起。同樣是做飯,方法不同,所以就有了不同的焊接方式。本可以簡單闡述的事情,教科書總是將其復雜化……

點焊屬于哪一類焊接?

明白了焊接的原理,再了解焊接的分類就簡單多了。不同焊接方式的區別主要在于焊接原理的不同,雖然焊接種類繁多,但是焊裝車間用到的焊接方法非常少,大多為電阻焊和電弧焊,也有大家所熟知的激光焊接。

在焊裝線上,絕大多數工位進行電阻焊,將被焊工件壓緊于電極之間,通電后電流將金屬熔化,兩個板件便連接到了一起。因為焊接區域呈點狀,所以叫做點焊,大多數汽車白車身的焊點在5000個左右,可見點焊在白車身制造過程中扮演了非常重要的角色。

在焊裝線上,絕大多數工位進行電阻焊,將被焊工件壓緊于電極之間,通電后電流將金屬熔化,兩個板件便連接到了一起。因為焊接區域呈點狀,所以叫做點焊,大多數汽車白車身的焊點在5000個左右,可見點焊在白車身制造過程中扮演了非常重要的角色。

激光焊一定比點焊強?

與點焊不同的是,激光焊接利用激光對材料進行微小區域內的局部加熱,激光輻射的能量通過熱傳導向材料的內部擴散,將材料熔化后完成焊接。

雖然看起來超前,但激光焊接并不是這幾年才出現的:早在80年代,歐洲車企就開始使用這項技術,2000年以后,從德企開始,國內也逐漸使用激光焊接。進入到中國之前,激光焊接已經發展了很多年,并不是新世紀才出現的尖端技術。

只有德企在用激光焊接嗎?

提起激光焊接,大家最先想到的是大眾,旗下車型的頂蓋和側圍連接處沒有裝飾條,這是汽車外觀上少有的能看出激光焊接的地方。大眾車之所以沒有裝飾條,是因為激光焊接后沒有焊縫,處理后直接涂裝,省去了鑲邊的成本。

事實上,眾多車企中,不是只有大眾才有激光焊接,更不是只有車身框架結構采用激光焊接。激光焊接后的零件變形很小,也不用做后續的熱處理,因此,這項技術也在零部件加工中采用,比如門挺桿、車門鉸鏈等。

很多車企在沖壓前都應用了激光焊接技術:不同厚度、強度、材質的鋼板切成合適的尺寸和形狀,用激光焊接成一個理想的整體(即拼焊板),再進行沖壓,可以獲得合適的沖壓件。這樣的工藝減少了板料的消耗,激光焊接后的拼焊板沒有焊縫,氣密性好,幾個板件連接在一起省去了裝配過程,也減少了工人工作量,因此在合資車企應用廣泛。

為什么德企喜歡激光焊接?

激光焊接的優點非常多,也因為優點太多,而顯得這項技術很高大上。相比電阻焊和電弧焊,激光焊接的優勢非常明顯:

焊接速度快,每分鐘能達到數十米,加快了生產節拍。對企業來說,提高生產效率相當于降低成本。只要分焊裝線的效率跟得上,主焊線就能快速下線白車身。可以想象,大眾每月單車型3萬臺(朗逸能達到5萬)的產量是很了不起的。

柔性化程度高。激光焊接是非接觸式焊接,一般距離鋼板15cm以上,留給車身的空間很大,并且針對不同的車型,只需變化夾具和機器人編程就可以投產。單線多車型的生產可以降低設備風險,由此看來,激光焊接的高投入和降風險是成正比的。

焊接形變量小。由于能量集中而且是非接觸焊接,與點焊相比,激光焊接的熱變形區域很窄,點焊中伴有的機械扭曲和波浪邊緣在激光焊接中不會產生。在點焊中要維護易損件例如電極帽、電極桿等等,而在激光焊接中則不需要這些維護。

節省材料。點焊是將兩個板料搭接在一起,給焊接處留出足夠的焊接面積,電極伸入板料重疊處焊接。而激光焊接只需對翻邊的一面進行焊接(單面焊接),減少預留的焊接邊緣,減少搭接板料可以降低車身的質量,在輕量化如此艱難的情況下,一絲一毫的減重都是技術的提升。同時,單面焊接讓設計更自由,有利于板件布置。

小結

隨著互聯網的普及,越來越多的汽車用戶更加了解汽車,傳統營銷方式不再神奇,隨之而來的是車企源源不斷的技術營銷,從大眾的激光焊接到豐田雙擎,再到數不清的動力新技術,仿佛一夜間各家都有了自己的拿手好戲,或許拿掉了這些營銷幌子,汽車世界又是另一番模樣。

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