汽车板激光焊接装配间隙允许范围研究

      摘要：汽车板激光焊应用越来越广泛，主要是镀锌板。通过不同焊接方法的装配间隙试验，得出各种焊接结构时所能允许的装配间隙范围，为汽车镀锌板激光焊生产作出指导。

      关键词：汽车板 镀锌板 激光焊 装配间隙 允许范围

      1、汽车板激光焊

      随着机械制造自动化程度的不断提高，激光器逐渐国产化，激光焊接设备成本不断降低，激光焊接应用领域也越来越广泛，目前主要运用于汽车、、轨道交通等领域，如汽车板激光焊、拼板焊、零部件焊接，以及白车身整车焊接等。在国内，华工激光法利莱首次通过神龙顶盖激光焊项目，打破国外垄断，开创国内汽车整车的激光焊应用先河，随后又一发不可收拾，先后在激烈竞争中夺得江淮顶盖项目、通用顶盖项目、江铃顶盖项目及神龙改造项目。

       2、镀锌板激光焊

      镀锌板作为汽车车身的主要材料，被广泛应用于车架、车身、车站、顶盖、侧围等部件中。在非承重结构中，镀锌板可以制作成非常薄的零部件材料，同时，经过镀锌的材料不容易遇空气而生锈。

镀锌板激光焊分为熔焊和钎焊两种，熔焊时，锌容易受热蒸发，最主要的问题是控制蒸发而引发的气孔；钎焊时，光斑比焊丝直径粗，钎焊效果与镀锌板表面预热状态有关，预热状态好，焊丝熔化后铺展效果好。

       3、不同焊接设备镀锌板装配间隙允许范围

      装配间隙不仅影响激光自熔焊时材料之间的熔合，同时也影响激光钎焊时焊丝的铺展效果；在不同焊接结构中，对装配间隙的要求也不一样，激光自熔焊时，对接比叠焊要求严格，激光钎焊时，搭接要比角接要求严格。

       3.1激光焊

       镀锌板激光叠焊：分别采用不同间隙进行试验，其焊缝成型效果见图1和图2，其结果见表1。

图1 不同间隙镀锌板激光叠焊

图2 镀锌板激光叠焊装配间隙

      从上表可以看出，第3、4两组的参数焊缝成形极差，塌陷量大而且成形不稳定，相对于1和5两组参数来说，第2组参数的塌陷稍大。试验说明，镀锌板激光叠焊间隙控制在0.1mm焊缝成型较好，最大间隙超过0.2mm时焊缝稳定性较差。

     3.2激光钎焊

     镀锌板激光钎焊：采用同一参数进行不同间隙值进行试验，研究焊缝稳定成型的间隙范围。

     3.2.1卷边对接

     折弯半径R4，折边至少长10mm。焊丝为CuSi3，直径为1.6mm。分别采用0、0.2mm、0.4mm、0.6mm间隙进行试验，其试验效果见图3，达到0.6mm时，焊缝稳定性好，大于0.6mm时，焊缝稳定性变差。

图3 不同装配间隙激光钎焊卷边对接焊缝

     3.2.2搭接

     焊缝直径1.6mm，光斑直径3.2mm，以无间隙为基准，采用同一参数进行不同间隙试验，其焊缝成型见图4，可见，焊缝间隙大于0.5mm时不能形成稳定焊缝。

（a）激光钎焊镀锌板（无间隙试验）   （b） 激光钎焊镀锌板（0.5mm间隙，成型好）

（c） 激光钎焊镀锌板（0.3mm间隙）   （d） 激光钎焊镀锌板（0.5mm间隙，未连接）

图4 激光钎焊镀锌板搭接焊缝

     3.2.3梯形角接

     焊缝直径1.6mm，光斑直径3.2mm，以0.2mm间隙为基准，采用同一参数进行不同间隙试验，其焊缝成型见图5，间隙为0.5mm时，焊缝成型良好。

（a）0.2mm间隙 （b）0.5mm间隙

图5 激光钎焊梯形角接焊缝