這是一個老梗:大眾是最早使用激光焊接的汽車公司。甚至有個別人至今提及汽車激光焊接言必稱大眾,仿佛天底下只有這一家采用此獨門絕技的公司。誠然,大眾在激光焊接工藝向汽車行業(yè)普及的過程中發(fā)揮了重要作用,但它一定是“首家”嗎?
常見汽車工業(yè)焊接工藝主要是電阻焊和激光焊接。前者是將被焊工件在陰陽兩極之間壓緊,通電后電流經(jīng)過工件接觸面和臨近區(qū)域,通過電阻熱效應(yīng),將該區(qū)域加熱融化或至塑性狀態(tài),從而使得金屬結(jié)合。而激光焊接則用聚焦的激光束轟擊焊件接縫,將光能轉(zhuǎn)化為熱能,實現(xiàn)融化-焊接的目的。
早在1990年,豐田汽車曾經(jīng)與激光焊接工藝有過一段緣分。當時豐田希望能將一些邊角料鋼板利用激光拼接成車門內(nèi)板,達到節(jié)約原料的目的。一部分觀點認為這是激光焊接在汽車制造中的首次應(yīng)用。
大眾開始為旗下車型采用激光焊接工藝始于上個世紀九十年代,迄今PQ35和PQ46等平臺車型如邁騰、途安、CC等還在大量使用。不過同一時期的其他車企也開始接觸激光焊接工藝。九十年代中葉,寶馬工廠的機器人采用激光焊接工藝,完成了寶馬5系的首條長達12米的焊縫。
時至今日,激光焊接技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了相當程度的發(fā)展。諸如通用汽車、奧迪和標致雪鐵龍,乃至一些中國自主品牌車企(如和德系車關(guān)系密切的華晨中華)也都或多或少應(yīng)用了該工藝。只是論及拿激光焊接的車身作為噱頭來宣傳旗下的車型,這些車企并不如大眾那樣明顯。
但需要肯定的是,大眾在推廣激光焊接方面確實為業(yè)內(nèi)之先,哪怕“第一個”頭銜有松動之嫌。該工藝在大眾旗下各檔次車型中的覆蓋率相當之高,同時在單一車型中的使用率也是名列前茅。
說到這里,激光焊接到底好在哪里呢?
二、只是為了加強車身強度?
不少人一聊到激光焊接,就津津樂道這一工藝能提高30%的強度。真的是如此嗎?
這里需要澄清一點:衡量汽車安全強度的標準主要是白車身車架的強度能力,而外覆蓋件能帶來的強度提高卻并不明顯。多數(shù)激光焊接偏偏是使用在外覆蓋件中,比如車頂側(cè)圍的焊接。因而不是所有的激光焊接都會增強汽車車身強度。
另一方面,焊接確實能夠?qū)嚿韽姸犬a(chǎn)生有利影響,比如說將激光焊接應(yīng)用到車身結(jié)構(gòu)件中,可以一定程度上提高車身強度。但是工藝最大的特點就是可調(diào)性,具體應(yīng)用決定了實際效果。
簡單來說,我們總是習(xí)慣性地想著技術(shù)工藝所能達到的最高效能,但是在實際生產(chǎn)中,100%理想的狀況很難實現(xiàn)。
三、優(yōu)點:提速、精度
現(xiàn)階段,激光焊接主要有傳熱焊接和深熔焊接兩種方式,在車身焊接中這種技術(shù)帶來了相當多的好處。
▎使用激光焊接能夠解決傳統(tǒng)點焊需要大量原材料的弊端,減少車身金屬材料的用量,在提高美觀程度以及密封性的同時還減輕了車身質(zhì)量,很好的響應(yīng)了車身輕量化的潮流;
▎激光焊接有著很高的焊接線速度,能夠有效地提升生產(chǎn)速度,這對時間效益十分追求的汽車制造業(yè)來說是再好不過;
▎激光焊接能夠很好的實現(xiàn)不同車身材料以及不同厚度的板材之間的焊接,比如說汽車領(lǐng)域最常用的車身材料,鍍鋅鋼板和鋁合金板的焊接;
▎由于激光焊接設(shè)備可方便地實現(xiàn)參數(shù)調(diào)節(jié),從而進行自動化加工,同一設(shè)備可以實現(xiàn)切割、焊接、表面處理等多種加工工藝,降低了焊接成本。
總的來說,激光焊接的優(yōu)點體現(xiàn)在焊接能力和焊接質(zhì)量兩方面,由于其光束能量高且集中,能在極小的空間內(nèi)對金屬、非金屬甚至是不同材料間進行大深度比、快速焊接,且焊后的熱影響區(qū)小,結(jié)合強度高。
四、缺點:氣孔、成本
其實激光焊接并不是一種絕對完美的焊接技術(shù),單一的激光焊接技術(shù)在實際生產(chǎn)中存在著一系列問題。
▎由于焊接速度快、能量高等特點,在焊接時容易導(dǎo)致熔融氣體來不及逸出而形成疏松或氣孔等缺陷;
▎焊接時產(chǎn)生的等離子體云會對激光產(chǎn)生吸收和反射,這在影響焊接質(zhì)量的同時還會增加能耗;
▎激光焊接對尺寸精度和板料表面質(zhì)量要求高,前者我們可以從其焊接速度快、能量集中程度高來理解,而后者則是一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)原因。以鋁合金板件的激光焊接為例,由于鋁元素的電離能低且容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在焊接中的穩(wěn)定性差,容易造成焊縫污染以及焊接不連續(xù)現(xiàn)象。所以在實際生產(chǎn)中我們需要在焊前對鋁合金板表面進行打磨,來增加其對激光能量的吸收,并輔助以保護氣體,防止氣孔出現(xiàn);
▎在汽車關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分圓柱體形狀的重疊焊接時,激光焊接效果不如點焊;
▎成本和技術(shù)門檻,則是激光焊接另外兩塊短板。
總之激光焊接并不是一種完美的焊接方式,這種焊接還在不斷地進步升級階段,其實現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了很多復(fù)合焊接處理方法。以激光焊接在內(nèi)就有激光與電弧復(fù)合焊接、雙光束激光焊接、激光與感應(yīng)加熱復(fù)合焊接、激光與摩擦攪拌焊接以及激光與電、磁場復(fù)合焊接等等。
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