汽车板激光焊工艺研究

汽车板的激光焊接研究

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铁

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究

第

期总第

期

汽车板激光焊工艺研究胡伦骥刘建华熊建钢

胡席远

黄治军

王玉涛

缪

凯

曹修涕

华中理工大学

邮编

武汉钢铁公司

邮编

摘【要】为拼接超宽汽车用板对深冲钢板进行了激光焊接试验研究结果表明使用,,,,,

。

激

光焊接工艺焊速高可以获得无变形成形性良好的焊接接头其力学性能和深冲加工杯突试验均与母材相当关键词。

激光焊

汽车板

伍

,

·

前近,

言

超过除电子束以外的其他焊接热源而光束

直径可小于年来随着激光器及激光加工工艺,

的高能束热源,,,,

。

因而激

光焊接的焊速高质量好焊缝及,,

十分

的发展激光越来越广泛地应用于汽车工业中目前全世界约有,。

细窄无变形无需真空条件且自动化程度高可以说是超宽汽车板拼接的一种无可替代的选择了板宽达。

千台激光器用于汽车左右的。

制造业

。

据统计汽车生产中有,

例如德国,

,

汽车公司就开发,

工业激光器用于焊接

其中一个相当重要

的激光焊拼板工艺并将该。

的应用就是汽车车身用薄板的激光拼焊工

工艺转让给钢厂生产为该公司生产汽车提

艺

。

这是由于目前大多数钢厂生产的薄钢板,

供超宽幅面的薄板

型轿车底板·

宽度达不到多数轿车及其他车辆的车身和底板要求的宽度因此要求钢板在冲压成型前焊成足够尺寸的整板其拼焊工艺的要求十,

坯料就是由两张镀锌板激光焊对接拼成还有一种载

货汽车驾驶室的整体前围也是由两张只

分严格一般常规的焊接工艺无法达到激光是一种能聚焦到功率密度可超过

,

。

的镀锌板激光焊

拼接而成

。

此外激光焊还用于轿车整体侧,

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.77cn.com.cn

汽车板的激光焊接研究

围加长车顶盖等钢板的拼接圈,

。

两种试样尺寸为,,

。

所

目前国内尚不能生产超宽汽车板如能

用激光器为美国

公司

一

采用激光薄板拼接工艺生产大尺寸的钢板,

,

型快速轴流

·

激光器

。

焊接工作台。

无疑对扩大我国钢厂生产薄板市场及轿车生产材料国产化节省数以百万美元的汽车宽板进口所需外汇具有重要意义,。

为国产表一含索一童兀一,·

型

数控工作台试验用钢板化学成分

为此我们,

,

写

共同对此项工艺的可行性进行了研究对武钢生产的深冲薄钢板的激光焊接进行了工艺

条件焊缝成形以及接头的一般力学性能和深冲性能检测的试验。

、

试验结果激光工艺规范与焊缝成形试验选择了不同焊接条件并测试了焊缝成形参数结果见表,。。

试验条件试验用材料为武钢生产的冷轧深冲汽车板其化学成分见表,

板厚为

。

和表

工艺参数与焊缝成形一

一贾诵编号

板厚

功奉

—

埠速

禽蕉

一

正睡宽

正缝凹

反缝宽

反缝凹

咖

,

一。

焊接接头机械性能试验焊接接头机械性能试验所用试样直接取自焊接试板接头表面不进行任何处理接头拉伸试验依照一,。

接头冷弯试验一验其结果见表,。

标准进行了接头冷弯试

标准规定试样和方法,。

表试样编号一·

接头冷弯试验弯心弯曲冷弯弯曲冷弯

进行接头及母材拉伸试验试验结果见表表试样编号‘几人上}』〕门甘,,

板厚

弯曲方向正

直径

角度

结果完好完好

角度

结果完好完好裂

接头拉伸试验轧向产

反

板厚‘』}科内〕}』风只

仇·

反

一

完好

正反。

完好完好。。

完好完好

…母材

纵纵横梅门三}内丹匕 (,,,}』八月口口‘勺

「

…见表··

接头反复弯曲试验试验按。

一

标准进行试验结果,

所示焊接板的杯突试验

参照

一

标准进行焊缝位于

,

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汽车板的激光焊接研究

试样中间试验结果见表,

散角较大光斑直径就较大不仅使形成小孔要求的功率大为提高而且使焊缝宽度相应,

,

,

表试样编号

接头反复弯曲试验板厚,

增大不利于满足薄板拼接的要求由于本试,

。

弯曲次数、、、

平均次数』一工卜任弓(

验采用了输出基本上是基模

。。

的快速

阳八」勺

轴流达。,

激光器聚焦特性好光斑直径可,

,

母材母材

。

一庄‘了‘

‘

、、

、

左右在实际试验中功率从,

。

,

、

‘

到

焊速从,

到

攀

范围

内都能保持稳定的小孔焊接过程及相当窄的表试样号

焊接板与母材杯突试验的比较板厚杯突值,

焊缝宽度平均值

。

为了对比还采用国产横流。

激光器进行了焊接试验其结果

是焊速低只有,

。

,

焊缝成形也较差正反,

面的焊缝宽度比前面的结果表

约宽

倍与文献,

的结果相近其主要原因就是横,,

。

流激光器输出的是多模激光不可能聚焦到

很小的光斑直径因而难以保证形成稳定小结果分析激光焊工艺参数与焊缝成形激光焊有两种基本形式一种是传热焊,

孔的能量条件而且焊缝宽度也相应增加,

。

对于,

。。

模光斑直径。

,

。

一

入

即与焦距

成正比本次试验采取较小焦一,

距的,

透镜

焦深较短试验,

它是在工件表面吸收。

中离焦量在士

之间对焊缝成形并无。

了入射激光后通过热传导而形成了一定体,

明显影响因此可以认为在实际工作中选用

积的溶池来实现焊接的,

另一种是深熔焊或称小孔焊

离焦量为

。即焦点处于板面即可。

激光焊缝的宽度可窄到、

左右

,

其特点是高功率的聚焦激光

因此对工件板边的平直度装夹时的错边及

束使工件表面迅速蒸发而形成一个深穿型的圆孔空腔而激光束进入孔内被进一步吸收,

对中精度要求很高

。

在实验室使用的夹具一,

般说来可以满足小尺寸试板的要求但要用于工业生产必须研究高精度的板边加工工艺及焊接夹具,。

并形成一个稳定的穿透性小孔随着激光束

,

与工件的相对运动使小孔周围金属不断熔,

化流动封闭凝固而形成连续焊缝一次成形的无变形高速焊工艺,。

、

、

。

对于汽图,

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