机器人激光焊接汽车白车身镀锌板的实验研究

冯文德

(广州德恒汽车装备科技有限公司，广东 广州 510800)

一、激光焊接概论

激光的含义是强光照射媒体，在媒体中，核能的电子获得能源。激发下电子的轨道在低能状态下移动到高能状态时，通过外部复制的流动，在原子复制过程中得到原子的有力。这是一种能量的状态。同时发光。这种光束是像入射光一样的传播方向，从而形成激光。因此，高地向导、高能量密度的激光就这样形成了。在激光媒体两侧反射镜中，观光反射镜中得到了光线，要在封闭的光振荡器中进行才能提高光线的强度，从而提高光线的方向性。

激光焊接是以激光输出和聚焦高能激光为热源，对金属进行铜焊或熔化焊接。激光焊接包括脉冲功率激光焊接和连续功率激光焊接。激光焊接过程中，激光与工件没有直接接触，具有很高的柔性。接头对接或搭接。激光焊接技术可用于汽车零件的特殊材料焊接，由于其变形小、强度高，传统焊接方法无法焊接，激光焊接的质量非常高。由于激光焊缝较平，焊接痕迹小，几乎不需要修补。许多汽车公司正在使用这种焊接技术。采用激光焊接的方法焊接上汽通用汽车侧壁与顶盖的连接部位。激光焊接用于焊接外板与后盖下板的接合位置。随着汽车工业的不断发展，激光焊接将得到越来越广泛的应用。

二、机器人激光焊接系统

（一）系统概述

随着科学技术的进步，越来越多的领域开始使用机器人技术，这显示出了技术的先进发展。同时，机器人技术具有人工无法比拟的优势，可以有效地提高企业的技术水平和生产效率等等。机器人广泛应用于行业，主要用于焊接、装运、装运、加工、喷雾等复杂的工作。世界上已经投入的机器人接近100万台，各种焊接工作的焊接机器人占机器人的45%以上。

目前，车体制造中主要焊接技术主要是激光焊接、电焊、mag、mig等，车体和车体的焊接技术。车体结构的焊接是侧面和顶焊接。通过激光焊接焊接，减少某种差距的节能效果效果。有通过激光焊接提高车体的装配程度，车体可以达到较高的强度，同时也可以保障车体的安全性，除此之外，激光焊接技术还能一定程度上降低车体制造的成本。减少车体的零部件，再整顿车体。激光焊接技术是次体焊接技术的次体。在制造过程中，应用主要是从20世纪80年代开始在车体焊接中出现。激光技术利用编辑器对准激光焦点，制造出巨大的能量。工作品在光束下，瞬间融入焊接成功。

（二）系统结构

机器人光纤激光焊接系统的主要组成部件包括机器人、光纤激光器、激光焊接头。光纤激光器具有结构紧凑的水冷设计、高品质的光束质量、使用寿命长、低维护甚至零维护以及高电光转换效率等特点，而且还配备一定长度的加工光纤，能够很好地满足机器人在三维立体空间工作的要求，同时具有简单明了的控制接口，能够很方便地通过机器人进行控制。通过机器人的示教编程得到了运动轨迹，再加上适当的激光控制，可以实现高精度、高柔性、高集成的激光焊接。

在整个系统中，机器人是整个系统的控制核心，它决定了激光的开启/关闭时间、设定功率等参数，并控制了供气装置的运行状态。对于单件焊接自动化来说，关键是解决机器人与其他设备之间的信息互连和协调问题。机器人和激光都提供了大量的数字口，这为两者的互连提供了可能性。

三、实验分析

（一）实验过程

本焊接系统所用机器人为ABB IRB4400系列，主要实验过程如下：

为了系统地研究镀锌板激光焊接的主要工艺参数，本文研究了不同功率、不同焊接速度、不同离焦量、不同保护气流量、不同板间间隙等方式进行的各组试验，通过试验得出了各工艺参数对实际焊接质量的影响，并最终得出一组较合理的参数。实验步骤如下：

1.切割样件：用檄光切割机切割的焊件足以满足装配精度。

2.样件表面清理：为减少焊接缺陷，用砂布蘸上丙酮擦拭焊接区域，清洗焊接部

位，去除油脂。

3.装夹样件：为了满足激光焊接对被焊件装配间隙的要求，为了保证焊接质量，

要精确装配和固定好试件。采用自制的焊接夹具固定工件，保证工件的焊缝均匀平整，此外在镀锌板层之伽嵌入塞尺以保证一定的间隙。

4.激光对焦和激光束对中：通过操作机器人及编稗，确保焊接过程中激光束的对中和激光对焦点。

5.给定焊接工艺参数(激光功率、焊接速度、离焦量、板闻间隙等)。采用氩气作为同轴保护气和等离子体控制气。

6.在监控下完成激光焊接过程。保留样件并做好标记，待分析。

实验参数表格如下：

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经过实验分析表明，当激光功率2000w，离焦量为-0.4mm，焊接速度为40mm／s，氩气压力为2bar，流量为0.7m3／h，板间隙为0.1mm时，能得到比较理想的焊缝质量。

强度拉伸试验表明，镀锌板的激光接缝比基材强。母带的金相结构为铁素体+珠光体；热影响区的金相结构为上贝氏体+低碳马氏体+铁素体；焊缝的金相结构为上贝氏体+低碳马氏体。焊接区和热影响区的硬度大约是基材的两倍。

四、结论

汽车车体制造过程中，激光焊接技术得到广泛应用，有效促进了汽车企业的经济效率。激光焊接技术在汽车车体制造过程中具有广阔的应用前景。机器人激光焊接技术的发展，极大地促进了车体的生产。运用机器人激光焊接，不但可以节约成本，同时减轻汽车的总质量，而且可以增强汽车材料的强度。所以，激光焊接技术会逐渐成为未来各大汽车制造商家的有效手段，在这样的背景下，研究机器人激光焊接技术是目前不可逆的趋势。不容忽视的是，机器人激光焊接必定会成为未来汽车制造的重要技术，希望本文的实验数据可以为研究机器人激光焊接提供一些有效数据。