激光焊接剪裁汽車坯板應(yīng)用

    近年來,在汽車生產(chǎn)中激光焊接剪裁坯板新工藝在轎車車身制造中的推廣使用是先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用的一個范例，目前世界各大汽車制造廠均采用激光焊接及剪裁技術(shù)。
    汽車車身主要是由一些薄板構(gòu)件組成，由于多數(shù)沖壓件形狀不規(guī)則，沖剪下料時板材廢料占有相當(dāng)大的比例。象批量剪裁制衣一樣，剪裁坯板焊接可使板材利用率大 大提高。實際上，拼焊坯板遠(yuǎn)不只是節(jié)省鋼材，它能根據(jù)優(yōu)化強(qiáng)度設(shè)計及使用條件剪裁成不同厚度、不同表面復(fù)層及材質(zhì)焊成一個整體坯板，然后一次沖壓成型。圖 1為豐田轎車門框，它是由5塊厚度不同，材質(zhì)不同（普通板、鍍鋅板及高級鍍鋅板）根據(jù)其不同部位所需強(qiáng)度及腐蝕條件選定的坯板激光拼焊后一次沖壓成型。減 輕了重量及簡化了生產(chǎn)工藝，大大降低了生產(chǎn)成本。
    激光技術(shù)用于剪裁、焊接汽車車身主要分為兩個方面：一是轎車超寬底板用材的拼接，二是車身和其他復(fù)雜形狀部件的坯板生產(chǎn)。

    激光剪裁焊接最關(guān)鍵的部分在于焊接質(zhì)量，對于大尺寸薄板要做到無變形、外觀及鍍層損傷極小，須采用高速自動焊接，一種是電阻滾壓焊，另一種就是激光焊。根據(jù)我們的研究認(rèn)為激光坯板拼焊的技術(shù)關(guān)鍵為：
    1.板邊的預(yù)加工工藝
    由于激光焊是一種高精密性的自熔焊工藝，對接板邊的準(zhǔn)直度和端面平整性有很高要求，高精度剪切是較為理想的預(yù)加工方法，國外采用較多。但是激光切割也是可行的，可以達(dá)到必需的技術(shù)要求。
    2.焊縫成形性控制
    一般激光焊縫寬度為0.5——1 mm，在無填絲情況下，焊縫表面必然有一定的凹度。此凹度與對接板邊間隙是直接相關(guān)的􀁯因此為保證質(zhì)量，間隙要求嚴(yán)格控制在板厚的10%以內(nèi)。在該條件 下，我們采用快軸流CO2激光焊，功率為1300W，焊速4m/min，0.8mm鍍鋅板焊縫形狀及凹度都與國外情況基本相同，典型焊接接頭截面如圖2所 示。在實際生產(chǎn)中，大尺寸坯板準(zhǔn)直度及接縫間隙的控制和錯邊的夾具控制，仍是保證焊縫成形性的關(guān)鍵。

試驗結(jié)果
    試驗結(jié)果表明，在適當(dāng)?shù)募す夂腹に嚄l件下，接頭強(qiáng)度和疲勞性能都不低于母材，彎曲性能與母材相差不大。深沖試驗表明，起裂部位都不在焊縫，斷裂也不沿焊縫壙展，杯突值與未焊板材相差無幾，這說明國產(chǎn)汽車板是能夠適應(yīng)激光焊接工藝的。
    另外，經(jīng)過鹽霧腐蝕試驗，激光拼焊鍍鋅板盡管焊縫表面鋅的含量已下降到約4%，基本燒損，但腐蝕試驗結(jié)果仍然可以通過。這表明了激光焊的優(yōu)點，細(xì)窄焊縫受到較好的陰極保護(hù)作用。