汽车白车身激光焊接质量影响因素研究

邓本福胡相涛韦淞元

柳州柳新汽车冲压件有限公司广西柳州545006

摘要：近年来，我国的汽车行业发展迅速，在汽车行业中应用到了很多先进的技术。其中激光焊接技术以其先进、快速、灵活的特性被广泛应用于汽车制造工业，它为汽车新产品的开发提供了技术保障和质量保证。将激光焊接技术应用到汽车白车身有利于提高汽车行业的核心竞争力。本文主要研究影响激光焊接汽车白车身的因素，希望能对我国焊接技术在汽车白车身方面的应用有一定的参考价值。

关键词：激光焊接；汽车白车身；影响因素

引言

随着我国经济的发展，汽车工业逐渐成为我国的支柱产业之一。汽车工业的竞争主要表现在汽车质量的竞争。在汽车的四大生产工艺中焊接技术直接影响车身的外观质量以及总装配的难易程度，因此汽车车身焊装工程对汽车整车制造的影响重大。随着科技的不断发展，激光焊接已经成为汽车制造的关键技术。

1汽车白车身焊接技术概述

1.1汽车白车身概述

车身作为汽车的重要零部件之一，不仅会对车的整体性能产生较大的影响，同时也将影响到汽车个性化设计的效果。一般来说，车身是由两部分组成的，一个是白车身，即已经焊接完成但还没有进行喷漆的车身。白车身是由各种零部件焊接而成的。车门、前板制件等均属于白车身。另一个是相关的附件。

1.2汽车白车身的焊接工艺

汽车在生产的过程中最为重要的工艺之一就是焊接，焊接的质量会影响到一以下几方面：第一，是汽车的整体造型；第二，是汽车的承载能力；第三，是汽车的使用年限。采用先进的焊接工艺可以大大提高汽车焊接的质量。在汽车焊接的过程中需要使用到焊接夹具。但不是所有的焊接夹具都符合使用的要求，必须要选用具有多点定位夹紧功能的焊接夹具，这样才可以确保车身各个焊接处的贴合性。因为，汽车车身使用的板件和杆件大都是比较薄的，其刚性不太好，如果焊接处理不好则会影响到车身的质量。

2激光焊接的技术原理

2.1材料对激光吸收的影响

由于技术中的自由电子的密度很大，光波电磁场的震动会影响自由电子从而产生次波。在这种情况下，比较容易出现反射波、透射波，其强度也是比较大的。一般来说，只有极薄的金属表面才可以吸收透射波，这主要是因为自由电子的密度是比较大的，但这样的金属表面却无法大量吸收反射波，只能将其反射回去。相比于其它类型的光波来说，紫外线、可见光的光子能力是比较大的，具有的频率也是比较高的。可以对电子产生一定的束缚作用。在这种情况下，金属表面的反射能力就会降低，透射能量会升高，从而使得其非金属的光学性质显现出来。在金属材料加工的过程中经常会使用到激光，这主要是利用了激光的光热效应。但在热加工的过程中，被加工的材料会将激光吸收进去，并将其转化为热能。在焊接的过程中，焊接材料会被激光照射。在激光的作用下会发生相互作用，从而进入到焊接材料的内部。至于在焊接过程中产生的热效应大小和工件吸收光束的能量有着密切的关系。越亮的金属表面就越对激光有越强的反射作用，通常来说，随着温度的上升，金属会对激光的吸收率加大，随着电阻率的增大而增大。

2.2材料的加热、熔化及汽化

在激光的作用下，焊接的材料会产生一些能量，这些能量非常大，比如动能和激发能等。类似这些能量经过一系列变化再转化为热能。在激光照射下，金属晶体中的电子会与激光光子相关碰撞，这种碰撞属于非弹性碰撞。在碰撞的过程中，能量发生了转移，由光子转移到了电子上，这样就能从低级能量转变成高级能量。在金属内部电子间的不停的碰撞及一系列的变化，最终使得能量转变为热振功能。在能量变化的过程中，焊接材料的温度也会发生变化，使得材料温度不断升高。

3激光焊焊接过程中几种效应

3.1等离子体效应

激光焊接白车身受激光功率的影响非常大。如果激光的功率很高的话，在加工的过程中就会有等离子的产生，这主要是因为物质原子或分子受到高能量的作用被激发电离的结果。在周围气体流动不是很充分的情况下，当激光功率密度的很高时也可能使周围气体形成等离子体。当激光功率的密度是106到107W/cm2时，这时的等离子体的温度很高，其金属电子的密度也会很大，这时金属对激光的吸收效果非常好，与此同时，高温等离子体会迅速膨胀，逆着激光入射的方向进行传播，从而形成吸收波。在此基础之上继续加大激光功率密度有可能导致周围的气体被击穿。在这种情况下，比较容易出现激光爆发波，这和等离子温度的变化以及激光吸收率的变化有很大的关系。在出现激光爆发波以后，激光的传播将会受到较大的影响。

3.2壁聚焦效应

在进行激光深熔焊的过程中，会出现一个小孔，激光可以透过小孔进入。但在激光进入的过程中，在小孔壁的影响下，入射的激光是不能够完全被吸收的，有部分激光会被小孔壁放射在小孔的某一处而重新汇聚起来，这就是所谓的壁聚焦效应。它的形成主要是为了维持小孔内部较高的功率密度，从而能够对材料进行进一步的加热熔化。

3.3净化效应

在对金属进行激光照射时，由于非金属物质吸收激光的能力比金属强，会使金属的温度迅速升高而汽化。如果金属表面存在这些元素，由于非金属自身的特点，可以利用蒸发原理将它们从熔池中提炼出来，通过这种方式可以大大降低金属中有害物质的含量。有害物质含量降低以后，金属的塑性和韧性会大大提高。上述整个过程可以看作是净化效应应用的过程。但在实际应用的过程中还应对焊接区的金属进行特殊的保护。

4焊接质量检验

4.1焊点强度

焊接后的质量主要分非破坏性检验与破坏性检验两种形式，其中非破坏性检验以榔头和扁铲为常用工具，主要用于生产线各工位对可錾焊点质量的检验，是为白车身焊点日常检测的一种形式，能够及时发现简单质量缺陷并采取解决措施。破坏性检验是对焊点实施破坏检测的方式，主要工具为榔头、錾子、液压扩张钳与气动飞铲等，是为整个白车身焊点的全面、逐一检查，对于所有不合格焊点均可发现，其缺点在于车身经检测后只能做报废处理，且抽样频率较低，对于问题的及时发现与处理存在一定阻碍作用。目前对焊点强度的检测正向无损检测方式发展，无损检测就是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，通过射线、超声波、红外线和电磁等物理方法对焊接质量进行检测的方法。其原理主要是通过利用物质的声、光、电和磁场效应，对被检测对象中是否存在缺陷进行判断，同时还能对缺陷的大小、位置等信息进行采集

4.2焊点外观

焊点的外观缺陷主要包含焊点扭曲、焊点压痕过深、烧穿、未焊透以及毛刺飞溅等。根据焊点在车身所处的区域确定焊点外观质量等级。整车焊点外观等级分为3级，每级允许存在的焊点外观缺陷的数量和严重程度有所差别。根据对焊点强度检测和外观质量的检查，可以计算出被检车身焊点的质量水平值（NQST）。以此可以衡量和控制车身焊点强度质量。NQST（焊点质量水平）值=缺陷焊点数/总焊点数x100%。NQST完成后，应及时组织相关部门召开NQST分析会，将焊点的缺陷问题进行分类并划分责任部门，各责任部门按照PDCA模式对问题进行整改以及实施验证。通过对产品质量的改进和整改措施的执行，会不断降低NQST的值，提升车身焊点综合质量。

结语

综上所述，激光焊接技术以其高效的焊接方法在现代汽车制造领域应用广泛。随着汽车工业的不断发展进步，我国汽车车身装焊技术也正不断向自动化方向发展。但在应用自动化技术前必须要提高焊接工艺，确保汽车焊接的质量。

参考文献：

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