激光焊在白车身的质量控制

付文钦 , 贾相如

（1.江铃五十铃汽车有限公司，江西 南昌 330100； 2.江西省质监局质量处，江西 南昌 330029）

激光焊在白车身的质量控制

付文钦1, 贾相如2

（1.江铃五十铃汽车有限公司，江西 南昌 330100； 2.江西省质监局质量处，江西 南昌 330029）

激光焊主要应用在车身不等厚板的拼焊和车身焊接，焊接质量会影响到白车身的焊接强度和刚度，影响到后续工序的装配。本文主要阐述激光焊接缺陷产生的原因以及控制方法。

激光焊接缺陷 控制方法

引言

在传统的白车身的焊接工艺中, 点焊和CO2焊是焊接的主要形式。近年来，随着汽车焊接工艺的不断发展，加上激光焊技术的成熟和完善，国内外的汽车企业开始引入激光焊技术。相对点焊和CO2焊的优点是焊接熔深更好、高速焊接时电弧较高的稳定性、焊缝的韧性更好，焊接连接力更强。通常，激光焊主要应用在车身不等厚板的拼焊和车身焊接。焊接质量会影响到白车身焊接强度和刚度，影响到车身的密封性和装配精度，因此，合理的焊接工艺开发设计、运行平稳的工装设备以及监控手段和有效返修方法才能保证白车身的焊接质量。

1 激光焊的焊接方法

激光焊是利用激光的高温，将焊件之间的原子融合在一起的焊接方式。在白车身焊接主要应用有激光熔焊和激光钎焊两种，熔焊时焊缝中不添加任何物质，激光直接在连接部位加热焊接；钎焊时需要添加钎料作为填充材料，激光束加热融化焊丝填充间隙与母材融合。

2 激光焊缺陷产生原因及控制方法

2.1 激光焊接缺陷

在实际应用中，激光焊接受到焊接轨迹、工装夹具、焊接设备、板材变形等多种因素的影响，焊接后产生的焊缝缺陷依然存在。特别是在焊接轨道的起点、终点、拐弯位置，对这些位置焊接时要格外关注避免质量问题重复发生。激光焊接过程中的缺陷主要有气孔、焊缝不平整、表面飞溅、起点和终点处焊缝偏差、偏弧、焊接烧穿和过烧、焊接变形等，这些焊接缺陷不仅影响装配精度和外观，并且返修难度大。

2.1.1 气孔

气孔产生的原因：

（1）焊接接触表面上含有氧化物、污垢、油和其他杂质。

（2）激光束与焊丝的交叉位置偏移。

（3）透镜镜片损耗。

气孔的控制方法：

（1）焊件要保证表面清洁和无形变等质量缺陷。

（2）调整激光束与焊丝的交叉位置。

（3）根据工艺要求定期更换透镜镜片。

2.1.2 焊缝不平整

焊缝表面高低不平、粗糙、焊角尺寸不均匀、视为焊缝不平整，其产生的原因：

（1）零件间的焊接间隙过大。

（2）焊接速度和送丝速度不匹配。

（3）定位夹具不精确。

焊缝不平整的控制方法：

（1）焊件来料尺寸合格、外观平整。

（2）焊接速度、送丝速度、激光功率要搭配选择，焊缝质量才能得到保证。为了保证良好的焊接质量。焊接速度一般选取为100-260cm/m[1]。

（3）夹具BASE平面上要装有OPEN GATE 系统，以确保白车身在激光焊接过程中的精确定位。

2.1.3 表面飞溅

表面飞溅产生的原因：

（1）导电嘴磨损、焊丝伸长量过长。

（2）工件表面上的氧化物、污垢、油和其他杂质增大了接触电阻。过厚的氧化物层甚至会使电流不能通过。局部的导通，由于电流密度过大，则会产生飞溅。

（3）焊枪与焊缝之间的焊接角度不对。

表面飞溅的控制方法：

（1）定期更换导电嘴，及时清理导电嘴上面的焊渣；调整焊丝伸长量。

（2）焊件要保证来料表面清洁和无形变等质量缺陷。

（3）调整焊枪与焊缝之间的角度，一般小于45度。

（4）增加打磨装置或人工打磨。

2.1.4 起点和终点处焊缝偏差

起点和终点处焊缝偏差产生的原因：

（1）焊接件来料的尺寸偏差。

（2）激光焊接时的始、末选点位置的选取，导致焊缝成形不饱满或熔滴过长。

起点和终点处焊缝偏差的控制方法：

（1）加强来料检测，保证焊接件尺寸、型面合格。

（2）按照工艺要求定期检测、调整激光焊接时的始、末位置点，确保焊接稳定。

2.1.5 偏弧

偏弧是焊丝与焊缝之间的角度偏离焊接位置，其产生原因：

（1）焊缝与焊枪中心位置不对中。

（2）焊件间的焊接接口缝隙不均匀。

偏弧的控制方法：

（1）调整焊缝与焊枪中心位置使其对中。

（2）焊件来料的坡口尺寸要保证合格。

2.1.6 焊接烧穿和过烧

焊接过程中，能量过大时会产生热量的积累、导致焊缝发生烧穿或过烧。

烧穿和焊瘤产生的原因：

（1）熔池温度过高。

（2）冷却系统工作不正常。

烧穿和过烧的控制方法：

（1）应用焊接质量检测设备，如果发现焊接过程熔池温度过高应调整焊接参数。

（2）按照工艺要求对冷却系统进行检查，确认冷却泵是否工作正常，定期进行设备的维护和保养。

2.1.7 焊接变形

焊接过程的不均匀受热以及由它引起的局部变形，是产生焊接应力和变形的根本原因[2]。并且在不同的焊接位置，焊接变形也大不相同。明显的焊接变形不仅影响车身外观质量，而且修复起来也比较困难。

焊接变形产生的原因：

（1）焊接件的结构设计不合理，设计时没有考虑预留反变形的余量大小和方向。

（2）装焊的顺序不合理。

焊接变形的控制方法：

（1）设计合理的焊接结构，设计时考虑预留反变形的余量大小和方向。

（2）在满足工艺要求的情况下，可以分若干工位进行装焊，防止焊接集中过热而产生形变。

（3）利用支撑和定位夹紧的方式来增加焊接件的刚度，减小焊接时形变。

3 结论

激光焊接缺陷必须得到更好的控制和改善。提高焊接质量建议以下几点：

（1）早班开始前进行试片焊接，检测焊接试片是否合格。

（2）严格按照工艺卡要求设置工艺参数（电流、压力）。

（3）对来料进行检查，确保来料尺寸合格。

（4）加强生产过程中的工装设备检查（日常点检和周期点检），确保工装设备正常运转。

（5）严格按照工艺卡要求检测激光焊熔深，气孔、夹渣、裂纹，焊缝长度，焊缝饱满程度是否满足工艺要求，（对关键部位进行100%检测）对不合格品进行及时返工或报废处理。

控制好以上关键环节，就可以有效的控制焊接质量从而减少不合格品数量。目前，激光焊接逐渐的替代了传统的点焊、二氧化碳焊接，不仅提高了焊接质量和生产效率，而且使车身的刚度提升30%从而提高了车身的安全性。因此，激光焊接在白车身焊接中应用更加广泛。

[1] 王军.汽车后行李箱舱盖外板激光填丝焊接质量控制[J]. 焊接技术,2010，（6）；58-60

[2] 李国凡，武万斌，陈书强，赵建忠. 汽车车架焊接及质量控制[J]. 研究与开发，2013, (2)；77- 79

付文钦，男，1982年7月，工程师

邮箱：wzhang1@jmc.com.cn