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激光钎焊详解:为何汽车制造需要激光钎焊工艺?

当今的汽车加工领域,激光焊接是必不可少的一项工艺。激光焊接以其光束能量密度极高、加热范围小、焊缝及热影响区域窄、焊接速度快、深宽比大和焊接变形小等优点,在白车身制造领域得到广泛应用。

激光钎焊是激光焊接技术中的一种,是一种以激光为热源加热钎料融化的钎焊技术。由于激光能量密度大,可以作为热源,将焊丝材料熔化形成高温液态金属。激光光束在经过聚焦后照射到焊丝表面,在机器人的牵引下,将熔化了的焊丝材料浸润到被焊接的工业零件上。在适当的外部条件下,使已经被激光熔化的焊丝填充到要焊接的生产工件之间,使生产工件间得到很好的结合,完成激光焊接工艺。

吉利发布新车型 大族激光提供顶盖激光钎焊技术解决方案

图片来源:大族激光智能装备集团

激光钎焊发展历程

从20世纪80年代开始,激光技术开始运用于汽车车身制造领域,而激光钎焊技术则在上个世纪 90 年代初首先在德国得到开发。

德国爱尔兰根大学在激光填丝钎焊工艺和过程控制方面做了大量的工作,激光器常选用光束传输和调节方便的光纤激光器半导体激光器,钎料根据母材常选用 Cu 基钎料,主要接头形式包括对接、卷对接、搭接、卷搭接等。其最初的出发点是为了解决火焰钎焊热输入过大的问题,连接的工件主要为搭接或卷搭接形式的钢板。

激光钎焊作为激光焊接技术的一种,较之熔焊,钎焊时母材不熔化,仅钎料熔化,可以获得光滑的焊缝表面,这不仅使产品更加美观,还提高了密封性,而且显著提高了焊接区域的强度,大大地提升了整车的安全性能。目前,在国内外的汽车制造业,激光钎焊主要应用在可视的外围接合件上,如顶盖与左右侧围的连接、行李箱上下两部分的连接及流水槽等。

激光钎焊特点及分类

激光钎焊的主要特点是利用激光的高能量密度实现局部或微小区域快速加热完成钎焊过程,其关键点在于合理的控制激光功率分配。激光束汇聚在钎料上,钎料温度过高导致融化过快,而母材温度不足使钎料不能很好润湿母材,影响填充效果,钎缝成形变差。激光束汇聚在母材上,钎料温度有可能过低,导致钎料流动性或活跃性降低,母材可能过热融化,导致钎料直接进入熔池形成熔化焊,形成的脆性相也影响钎缝性能。

在激光钎焊工艺中,整个焊接系统的速度很快,而且焊缝比较狭窄,对外观也有很高的要求,焊接系统对焊接参数要求精确,同时对送丝速度,平稳性方面的要求也很高。钎料的选择也很重要。节约成本当然不用讲,还要符合设计要求,结合母材的性能,达到激光钎焊的加热条件。这就要求所选用的钎料要有合适的熔点,成分要均匀,稳定性好,与母材结合的要牢固。

根据加热温度的不同,激光钎焊分为软钎焊和硬钎焊。

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