不久前，吉利汽車發(fā)布了領克－ZERO concept新車型的智能純電動汽車架構(gòu)，以此架構(gòu)為核心的新款汽車也正在試生產(chǎn)中，并將于2021年實現(xiàn)量產(chǎn)上市。據(jù)了解，大族激光智能裝備集團為該車型提供了頂蓋激光釬焊技術(shù)解決方案，已于今年5月完成交付。

激光釬焊簡介

從20世紀80年代開始，激光技術(shù)開始運用于汽車車身制造領域。激光焊接以其光束能量密度極高、加熱范圍小、焊縫及熱影響區(qū)域窄、焊接速度快、深寬比大和焊接變形小等優(yōu)點，在白車身制造領域得到廣泛應用。

激光釬焊技術(shù)在上個世紀 90 年代初首先在德國得到開發(fā)。德國愛爾蘭根大學在激光填絲釬焊工藝和過程控制方面做了大量的工作，激光器常選用光束傳輸和調(diào)節(jié)方便的光纖激光器和半導體激光器，釬料根據(jù)母材常選用 Cu 基釬料，主要接頭形式包括對接、卷對接、搭接、卷搭接等。其最初的出發(fā)點是為了解決火焰釬焊熱輸入過大的問題，連接的工件主要為搭接或卷搭接形式的鋼板。激光釬焊作為激光焊接技術(shù)的一種，較之熔焊，釬焊時母材不熔化，僅釬料熔化，可以獲得光滑的焊縫表面，這不僅使產(chǎn)品更加美觀，還提高了密封性，而且顯著提高了焊接區(qū)域的強度，大大地提升了整車的安全性能。

目前，在國內(nèi)外的汽車制造業(yè)，激光釬焊主要應用在可視的外圍接合件上，如頂蓋與左右側(cè)圍的連接、行李箱上下兩部分的連接及流水槽等。

激光釬焊的原理

激光釬焊也稱激光填絲釬焊，是在電弧釬焊的基礎上發(fā)展起來的一種新的局部硬釬焊技術(shù)。其焊接原理是利用激光光束作為熱源，聚焦后的光束照射在填充的焊絲表面上，焊絲被光束能量加熱并熔化形成高溫液態(tài)金屬，從而填充到所需焊接的工件之間，即工件間的連接是通過釬焊層實現(xiàn)的，如下圖所示。釬焊屬于固相連接，它與熔焊方法不同，釬焊時母材不熔化，采用比母材熔化溫度低的釬料，加熱溫度采取低于母材固相線而高于釬料液相線的一種連接方法。當被連接的零件和釬料加熱到釬料熔化，利用液態(tài)釬料在母材表面潤濕、鋪展與母材相互溶解和擴散，以及在母材間隙中潤濕、毛細流動、填縫與母材相互溶解和擴散而實現(xiàn)零件間的連接。

激光釬焊原理圖

激光釬焊的優(yōu)點

激光釬焊作為一種新興的焊接技術(shù)，正在被越來越廣泛地應用到生產(chǎn)制造的各個環(huán)節(jié)中，特別在汽車白車身制造領域，激光填絲釬焊已經(jīng)得到比較成熟的應用，在應用過程中，激光釬焊有其獨特的優(yōu)勢和應盡量避免的一些缺點。

（1）激光釬焊加熱溫度較低，只在焊縫表面產(chǎn)生熔化現(xiàn)象，工件內(nèi)部沒有完全熔透，基本不產(chǎn)生汽化現(xiàn)象。

（2）激光釬焊接頭平整光滑，外形美觀。例如，白車身側(cè)圍和頂蓋在拼接的時候，如果采用激光深熔焊焊接，總裝時需要裝配頂飾條對焊縫進行遮蔽，但是如果采用激光釬焊，焊縫均勻、平整光滑，在總裝車間無需對焊縫進行遮蔽。

（3）激光釬焊多用波長1．06μm的激光作為光源，可用光纖傳輸，因此可在常規(guī)方式不易焊接的部位進行加工，靈活性好，更易實現(xiàn)自動化。

（4）由于激光束可以實現(xiàn)分光，可用半透鏡、反射鏡、棱鏡以及掃描鏡等光學元件進行時間與空間分割，所以激光釬焊能實現(xiàn)多點同時對稱焊。影響激光釬焊的焊接參數(shù)主要有：光斑直徑、激光功率、焊接速度和送絲速度。

激光釬焊的主要工藝參數(shù)

（1）光斑直徑：

光斑的直徑對釬料的鋪展影響較大。光斑直徑過小，激光集中在釬料上，對母材的加熱不足，釬料在母材上鋪展時冷卻過快，使釬料不易鋪展；光斑直徑過大，如果激光功率不夠則無法及時熔化焊絲，如果激光功率足夠則會嚴重燒損母材。對于卷對接接頭，光斑直徑與焊縫寬度（填充面寬度）基本一致時，釬料的鋪展較充分。

（2）激光功率：

焊絲熔化的速度取決于激光能量的大小，即激光功率。當激光功率不足時，焊絲熔化速度慢，鋪展不充分，且作業(yè)時間長，生產(chǎn)效率低；當激光功率過大時，焊絲熔化速度快，如果送絲速度跟不上，則焊縫的鋪展會間斷。激光功率的最大值受設備限制，調(diào)節(jié)激光功率的大小主要考慮其與焊接速度及送絲速度的匹配。

（3）焊接速度和送絲速度：

焊接速度決定作業(yè)時間的長短和生產(chǎn)效率的高低，所以應根據(jù)設備可提供的激光功率的大小選擇適當?shù)暮附铀俣纫蕴岣呱a(chǎn)效率。通常焊接速度越快，生產(chǎn)效率越高，但對于半徑較小的圓弧段焊縫或過渡段焊縫，過快的焊接速度產(chǎn)生的離心力將會阻礙熔融釬料的鋪展，使焊接過程不穩(wěn)定。選定了焊接速度（其最大值由機器人的性能決定）之后，需根據(jù)焊縫填充量的多少來匹配適當?shù)乃徒z速度。送絲速度過快，焊縫表面會出現(xiàn)釬料的堆積，影響外觀質(zhì)量，送絲速度過慢則會使焊縫表面的出現(xiàn)下陷，過少的填充量會影響焊縫的焊接強度。當然，送絲速度的調(diào)節(jié)也需要同時考慮激光功率的大小。

（4）其它因素：

另外，焊絲送絲角度、焊接頭傾斜角度及熱絲時熱絲電流等對焊接質(zhì)量也有較大影響，在工藝調(diào)試過程中要綜合考慮以上因素，才能獲得最佳的焊接品質(zhì)。