Ｉ丝一皇子 蕉………………………… 激光钎焊焊接缺陷和控制方法分析 一汽大众李兴阳 长春建筑学院周 丽 【摘要】本文对顶盖激光钎焊工艺的工艺特点进行了介绍，阐述了产生焊接缺陷的原因，并提出了解决措施。在实际生产中由于相关因素的变化过于频繁，导致焊缝缺陷 时有发生，给生产和质量控制带来困难，气孔、 “咬边 和焊缝填料不连续为常见的焊接缺陷类型。 【关键词】激光；焊接；咬边 激光焊接是汽车生产中新兴的焊接领 域，将光学加工应用于金属加工领域，为薄 板焊接开辟了新的领域，通过激光的薄板焊 接降低了汽车车身的质量，增加汽车车身的 顶盖焊缝需要激光功率、机器人速度、焊丝 送丝速度和光束入射角的完美结合，另外， 辅助的保护气体也应该进行相应的配置。但 在实际生产中由于相关因素的变化过于频 因素。 常用的抑制焊缝“下陷不连续”缺陷的 方法为：校正机器人轨迹；同步送丝设备， 使焊丝平稳送出；保证板材间隙一致性并小 强度，同时也改善了汽车零件加工的焊接工 繁，导致焊缝缺陷时有发生，给生产和质量 于０．５ｍｍ；匹配送丝速度和焊接速度。 艺，提供了新的解决思路。随着激光焊接设 控制带来困难，气孔、“咬边”和焊缝填料 焊缝焊偏，焊接过程中机器人轨迹偏离 备成本的进一步降低和白车身激光焊接的推 不连续为常见的焊接缺陷类型。 焊接区域，造成焊缝焊偏。处理方法为校正 广，激光焊接将会逐步应用于汽车制造的各 三、焊接缺陷及所对应的原因及控制措 机器人轨迹并确认焊接激光导向力设置是否 个领域，成为汽车焊接新的发展方向。 施 合理。 一、白车身顶盖和侧围激光钎焊工艺特 在激光钎焊过程中，由于焊丝对激光 四、常用的返修方法介绍 点 功率具有漫反射，因此整条焊缝内激光功率 对于评定标准中可以返修的焊缝常用手 在激光钎焊焊接过程中，送丝机构驱动 作用于焊丝的能量不一致，导致部分段焊丝 工返修来弥补缺陷，以降低整车的报废。常 填充焊丝以一定的角度向焊接区激光束的焦 熔化不充分，使液态、固态的钎料耦合连接 用的返修方法分为高频打磨和手工补锡膏后 斑位置输入。焊丝一部分被激光束照射直接 处产生气隙，形成气孔；熔池内存在的惰性 抛光。 熔化；一部分由激光熔化母材（即侧围和顶 气体和杂质也可能破坏填料的侵润，气体压 焊缝表面不平整，不光滑，此时可以采 盖板材）诱导的等离子体加热熔化。熔化的 制在钎料内，形成了气孔；板材表面存在污 用手工打磨。使用设备为Ｂｏｓｈ风动打磨器配 焊丝和坡口两侧熔化的母材一起形成熔池。 染，杂物在激光作用下爆炸形成气泡，直 马圈牌ＰＮＥＲ－Ｈ７５０ ３Ａ进行粗打磨；使用Ｂｏｓｈ 白车身顶盖和侧围所采用的一般为电镀 接在焊缝表面或贯穿整个焊缝熔深而形成气 风动打磨器配３Ｍ公司Ｚ８０砂纸进行抛光。打磨 锌薄钢板，型号为ＤＣ０６ ＺＥ５０／５０ ＢＰＯ。由于 孔；如果激光功率过大，使钎料汽化爆炸， 时注意角度和“吃料”厚度，防止损坏基材 镀锌的熔点在４２Ｏ℃左右，采用的钎料Ｃｕｓｉ３ 将导致气孔数量的增多。 和焊缝。焊缝大于０．２ｍｍ的气孔，需要手工补 在９１０℃左右，而钢的熔点在１５３５℃左右，因 常用的抑制焊缝气孔的方法为： 锡膏进行返修。具体方法为使用电烙铁对孔 此，采用传统的电阻点焊直接熔化母材将造 １．匹配合理的激光功率、焊接速度和送 进行加热后灌入锡膏，冷却后再对返修区打 成镀锌层的破坏，降低车身的耐腐蚀性。激 丝速度，尽量保证焊接速度的一致性和高速 磨抛光。 光钎焊焊接将以其热量集中、快速焊接的优 连续焊接； 五、结束 点，熔化钎料的同时，对熔池周围板材的热 ２．严格选择钎料焊材，保证焊丝ｓｉ镀层 随着车身设计的优化，激光焊接对车身 影响较少，很好地保护了板材的镀锌层。钎 的均匀； 结构特有的优势以及激光焊接技术可靠性的 料Ｃｕｓｉ３的采用，在汽车白车身焊接工艺激光 ３．保证顶盖和侧围焊接区域的洁净； 进一步提高和设备成本的降低，相信激光焊 钎焊系统中较为普遍，因此激光钎焊焊接通 ４．采用氩气或氦气做保护气体。 接技术在汽车工业会有更广泛的应用。 常称为激光黄铜钎焊（Ｌａｓｅｒ ｂｒａｚｉｎｇ）。 “咬边”缺陷主要表现为焊缝一侧侵润 送丝方式则采用前置送丝方式，即送 不够，造成焊缝和板材结合处成灰黑色且如 参考文献 丝相反于熔池方向，其优点在于送丝入池可 “锯齿状”。此种缺陷产生的原因在于：板 ［１】林平．激光钎焊在汽车行业的焊接应用，电焊机，２０１０， 靠性较好，而且对接坡口对焊丝具有导向左 材匹配间隙不合理，造成填料侵润不够；焊 ５（５）３９—４４． 右，利于坡口上下和左右的偏差。同时，为 丝和光斑对中性不够，造成熔池边缘熔化不 ［２潘波．汽车生产用激光钎焊系统设计，２］电机焊，２０１０ 了弥补顶盖和侧围错位误差，常采用激光自 充分；功率不够或焦点过小，导致板材热量 １１ｆ１１）１７－２２． 适应镜头，以便消除焊丝对坡口Ｙ／ｚ偏差的影 不够，不利于板材和钎料的融合。 『３王军．３１浅析激光钎焊缺陷形成原因及控制措施，汽车 响。在高速钎焊接时，需要较高的功率密度 常用的抑制焊缝“咬边”缺陷的方法 工艺与材料，２０１０（９）３１—３４． 和送丝速度，很容易造成钎焊质量的不稳定 为：校正机器人轨迹并确认是否焊丝相对光 性。此外，由于激光焊成本较高，通过单纯 斑中心变化；确认光斑的大小和焊丝是否匹 作者简介： 提高功率来提高钎焊速度并不利于生产的经 配；功率或热丝电流的调整；板材间隙的调 李兴阳（１９８２一），男，河南南阳人，吉林大学汽车 济性。通常简单施加一个额外的热源，可以 整。 工程学院汽车机械制造专业毕业，研究方向：白车身 在现有的激光功率下提高钎焊速度。通常将 焊缝“下陷”并不连续。此焊缝缺陷表 激光焊接技术及质量控制。 此种焊接方式称之为辅助电流激光钎焊。 现为焊缝填料较少且焊料不均匀。具体原因 周丽（１９８１～），女，吉林长春人，长春理工大学硕 二、激光钎焊焊接缺陷介绍 为：整体焊接区域板材搭配超差且不一致； 士，研究方向：激光光学，物理学。 要想获得一条功能和目视均满足要求的 送丝不稳定，时慢时快；轨迹编制不合理等 元。利用再制造技术修复好的设备截止到目 为企业发展节省大量资金，创造更多的经济 济的可持续发展。 前为止，各项设备的运行都十分良好。 效益和社会效益。 自２００９年西安陕鼓动力股份有限分司成 ３．结语 参考文献 功开发承缸冷焊技术以来，便将该技术投入 综上所述，随着我国社会经济的飞速 ［１］王丽君，李雪锋，宋选利．再制造技术在透平机械维修 了废旧设备的维修中。截止到目前为止，利 发展，自然资源浪费、环境污染等问题越来 中的应用Ⅱ］．《新技术新工艺》．２０１２（０９）． 用该技术已经修复了近５Ｏ台套承缸，采用此 越严重，正因为如此，采取何种措施节约材 【２］徐滨士，朱胜，马世宁．装备再制造工程的现状与应用 技术修复１台承缸仅需３ｄ，而用户停机１ｄ损失 料、环境污染便成为了相关部门所面临的一 前景Ⅱ】ｌ《机械工程师》２００１（０３）． 约１Ｏ万元，１台新承缸的制造周期约６０ｄ，这 项重大课题。再制造技术作为绿色制造技术 ［３】刘晓旭，陈敏．机械产品再制造技术和应用研究ＵＪ 样ｉ台承缸就可以为用户挽回损失５７０万元， 的重要组成部分，不仅能够促进我国产业化 《现代制造工程》．２００５（ｏ８］． 节省修复费用３Ｏ多万。到目前为止，为用户 的尽早实现，而且还能够更多的创造经济效 ［４］杨洗陈，李会山，刘运武．激光再制造技术及其工业应 共节省费用２元。由此可见，再制造技术能够 益和社会效益，从而进一步提高我国社会经 用Ⅱ】．《中国表面工程》．２００６（￣７）． 一２７４一电子世界
