柳州柳新汽车冲压件有限公司 广西壮族自治区柳州市 545005
摘要：激光焊接技术在中国已经取得了很大的进步，但激光焊接技术在汽车制造中的应用与国外还有很大的差距，目前仍需依靠引进全套的激光加工设备、生产线和技术。为了提高中国汽车工业的竞争力，研究激光焊接技术在白车身上的应用，具有十分重要的现实意义。
关键词：激光焊接；过程缺陷；对策
引言
我国汽车工业发展迅速，发展规模、制造水平呈现出飞跃式提升发展态势。在汽车制造技术发展过程中，越来越注重车身焊接技术，提升焊接质量，满足汽车产业发展新需求，紧跟时代发展脚步，积极采购先进焊接设备，如点焊与CO2焊接、激光拼焊、激光融焊等多种现代化设备，并使用电阻焊接工艺、激光焊接工艺进行车身焊接，满足汽车制造焊装需求。当今社会，科技水平不断提升，焊接工艺也在不断发展，要想真正在汽车产业中占据头角，必须重视车身焊接工艺技术发展，分析汽车车身焊接技术发展现状与发展趋势是十分必要的。
1车身激光焊接工艺
1.1以后盖生产线的设备及加工工艺为例
1）后盖零件和设备。后盖由内板组件和外板组件组成，其中，曲面角度较大的外板一般由上下板拼接组成。后盖总成主要设备：吊点焊机、上胶设备、机器人夹具、机器人滚动设备、凝胶设备、铆枪、输送带和激光钎焊系统。2）后盖加工工艺流程。内板装配工艺：夹具夹具→手工涂装→手工点焊→拉丝铆接检验。外板组装工艺：夹具夹具→激光自动钎焊检测。后盖组装工艺：内部夹具→外板组件→自动点焊机→机器人胶辊→机器人胶组装→检验。
1.2激光钎焊
后盖激光钎焊的实现依赖于激光钎焊系统，通过调节激光功率大小、焊接速度快慢、激光镜组光斑大小、激光镜组在XYZ3个坐标的角度位置、焊丝送丝速度快慢、送丝角度大小等，保证后盖上下部件激光钎焊的实现，并获得高质量的焊缝。在后盖激光钎焊过程中，为保证设备的正常运行，提高焊接质量，激光钎焊系统对某些公用参数有着特殊要求。例如，在焊接过程中激光发生器会产生较大热量，需要去离子水来冷却激光镜组和激光光缆连接头，否则设备过热将导致焊接过程终止，同时为保证设备的正常运行，冷却水温度必须高于环境温度和相对湿度下的露点温度，一般设置在20～35℃之间。由于激光头对灰尘和湿度非常敏感，为了避免因空气湿度过大而造成结露，影响生产和焊缝质量，必须连接干燥、洁净、无油的压缩空气。另外，激光钎焊镀锌钢板过程中，会产生大量的烟尘、锌蒸汽，因此必须为激光房配置除尘系统，通常选择局部排风或整体排风两种形式，将抽风口接入车间整体除尘系统实现除尘。
1.3车身激光焊接视觉监控
激光焊接监控自动化的关键之一是熔池的实时监视，因此，跟踪传感器的选择成了一个至关重要的前提。激光焊接视觉监控系统是用视觉传感器来收集焊接过程图像信息，通过对采集图像信息的处理提取出有关焊接过程状态的参数信息，以达到对焊接过程进行检测的目的。激光焊接系统实际应用中，需配有与激光束同轴的照相机，另外配一个液晶显示器，且能加装十字交叉光标发生器，产生的光标与照相机通过液晶显示器显示工作焦点、焊丝位置与焊缝位置是否重合，另外激光光源可以发射先导激光束，以供激光焊接头光路校准和焊缝调试之用。
2车身激光焊接常见缺陷对策
2.1虚拟仿真技术的前运用
随着计算机技术和信息技术在工业中的应用，传统的焊接生产已发展成为一种“精细定量”的生产模式。基于虚拟现实模型的机器人焊接过程仿真技术提供了工件、夹具和机器人姿态的三维信息。它在焊接工艺设计中得到了广泛的应用、工艺参数、优化设计焊接夹具。加快焊接工艺准备，缩短调试时间，准确获取焊接工艺位置信息，具有重要的应用价值。同时，通过仿真技术评估焊接质量，预测焊接后的应力和变形。激光钎焊同样可以通过虚拟仿真技术，实现对焊接轨迹、焊缝要求、焊丝直径的选择、焊接速度送丝速度以及激光功率等的参数和耗材匹配，缩短实际调试时间，并降低缺陷故障的产生。
2.2实际调试和缺陷对策
在实际的白车身调试阶段，工艺人员在导入仿真opl数据的基础上，还需要对白车身的钎焊焊缝进行评估，并设定浮动参数以满足精度偏离时的焊接效果。同时校准实际的焊接轨迹和激光头及焊丝的输出角度后，即可开展试焊验证。根据对量产过程中激光钎焊的故障统计和分析，常见的缺陷主要为断焊和焊偏缺陷。进一步分析，由设备导致的焊接缺陷发生率在8%以内，在完成对各环节设备的排查和更换后，缺陷能很快消除，常见设备故障如出丝嘴和送丝软管磨损导致出丝速度及角度异常，最终导致钎焊焊偏。针对设备造成的影响，对策以定检定换和定时跟踪记录为主。由车身精度导致的缺陷发生率则占到90%以上，常见为焊接件配合间隙某一位置突然放大导致钎料无法完全填充，甚至零件局部被激光烧穿的故障现象。此时可以通过微调焊接轨迹和焊接速度送丝速度等，对局部焊缝放大区域进行填充，然后追溯偏差来源，整改超差原因。因此，零件焊接面的精度，必须严格控制。常用的控制方式有：收严零件焊接面的精度要求，如可设置200mm以内的焊接面变形量不超过0.3mm加以管控；采用高精度设备和检具对零件进行监测；增加对主拼等关键工装夹具的测量和监控，出现异常时立即整改等的措施。以上措施，无论是在调试还是在生产阶段，都能对激光钎焊的焊接缺陷进行良好的防控和整改。
3激光焊接技术发展趋势
激光焊接技术的品种多样，其中比较受欢迎的汽车焊接技术是铝合金激光焊接。这种焊接技术虽然已经应用于Au-diA2的车身焊接，但是相应的对接、搭接和T形接头焊接仍然在试验中，常见的焊接缺陷则以气孔和断焊为主，故障率相对传统的冷轧钢制车身要高出很多。在大批量生产过程中，为了保证生产过程的顺利进行，提高生产质量和效率，汽车工业会严格要求保持生产工艺的稳定性、可靠性、控制性，而控制激光焊接的结果需要从车身精度和激光参数变量出发，尽可能实现车身精度的稳定性和激光参数的稳定性，才能得到更好的焊接效果。在新一代激光焊接系统中，如TRUMPF公司的WIN-LAS及LASERLINE公司的LL-CONTROL控制系统均可以实现监控—反馈—调节的过程。通过由光、声或等离子监测系统发回的反馈，可以实时变化激光功率以适应焊接条件的改变，从而优化焊接过程。
结语
为保证白车身激光钎焊的焊接效果，需要有稳定的设备和参数，稳定的车身精度，以及匹配良好的焊接轨迹。虚拟仿真可实现理论参数和焊接轨迹等的虚拟验证，实际调试时进一步完善对各类工况的浮动调整，降低缺陷发生率。随着技术的发展、智能化及神经网络化监控系统的研发应用，相信激光焊接的缺陷会得到进一步控制，质量更加稳定可靠，激光焊接的应用前景会更加广泛。
参考文献：
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