【摘要】 目前,將激光技術(shù)服務(wù)業(yè)應(yīng)用于汽車零部件的焊接中已有20個春秋,激光焊接成了汽車制造工藝中最先進(jìn)的技術(shù)之一。迄今為止,國外已將激光焊接廣泛應(yīng)用于汽車零部件的生產(chǎn)制造中,其中,主要應(yīng)用于歧管、排氣管、消聲器、變速箱齒輪、離合器齒輪、汽車空調(diào)皮帶輪、減振器儲油缸筒體、濾清器、車門鉸鏈等的生產(chǎn)中。本文首先簡要分析了激光焊接技術(shù)的特點(diǎn)和相關(guān)內(nèi)容,繼而就激光焊接技術(shù)在汽車零部件生產(chǎn)中的具體部位的應(yīng)用展開了探討,希望能為汽車零部件的生產(chǎn)提供一定的參考。
【關(guān)鍵詞】 激光焊接； 汽車零部件； 生產(chǎn)； 齒輪； 離合器；
1 激光焊接技術(shù)的特點(diǎn)及大致運(yùn)用
激光是指受激光發(fā)射的輻射光放大。激光焊接是以高功率聚焦的激光束為熱源，熔化材料形成焊接接頭的高精度，高效率焊接方法。
激光焊接具有焊接速度快、質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、焊縫深寬比大、光亮美觀、熱輸入小、焊接熱影響區(qū)小、焊接不易變形等優(yōu)點(diǎn)，另外，焊接鋼板能達(dá)到50mm 的厚度。由于激光焊接是被焊接弓箭，不易產(chǎn)生變形，零件的裝配間隙也很小，所以，零件盒工裝必須相當(dāng)精確。國內(nèi)汽車零部件精度和重復(fù)精度不高，在一定程度上阻礙了激光焊工
藝的應(yīng)用發(fā)展。
比方說車身生產(chǎn)，國內(nèi)普遍采用成型件三維焊接。激光焊接中激光束點(diǎn)尺寸數(shù)量級所要求的零件裝配尺寸精度很高，所以對車身中普遍存在著的三維空間焊接接頭，有一定的局限性。或者可以說，應(yīng)用上的可行性與零件裝配后的精密度直接有關(guān)，也與激光系統(tǒng)的“對準(zhǔn)”有關(guān)?，F(xiàn)在少數(shù)汽車廠已將激光韓工藝成功的應(yīng)用于白車焊接中。
激光焊接要求接頭的間隙必須達(dá)到精確的程度。一般，應(yīng)根據(jù)板厚決定搭接接頭與對接接頭的間隙及誤差允許范圍。搭接接頭間隙要求一定要將誤差控制在焊件中薄件厚度的1/4 之內(nèi)。誤差太大會引起上片燒穿，下片不熔合。對接接頭間隙最大誤差必須控制在板厚的3/20。對接接頭兩板橫向誤差與不平度要求誤差是板厚不大于1/4，縱向直線度必須在0.13mm 以下。
因?yàn)楦吖β始す馐鴷?dǎo)致金屬蒸發(fā)并形成等離子體，它對激光束起著阻隔作用，影響激光束被焊件吸收。所以激光焊的保護(hù)氣體必須考慮排除等離子體，通宜用高速噴嘴向焊接區(qū)噴送惰性氣體，這樣可以在使等離子體偏移的同時，保護(hù)熔化金屬與大氣隔絕。保護(hù)氣體多用一般使用氬（Ar）或氦（He）較多。
雖然當(dāng)前采用激光焊接技術(shù)，所需設(shè)備和維護(hù)費(fèi)用較高，對使用條件要求高，但它的焊接精度是不可挑剔的，零件變形率低，焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度良好，仍然倍受親睞。
2 汽車零部件生產(chǎn)中應(yīng)用激光焊接技術(shù)
2.1 汽車保險杠
車身若采用激光焊接，在強(qiáng)度和剛性上能優(yōu)越30%。車前保險杠運(yùn)用激光焊接也有明顯的效果：兩端采用1.2mm DP800 雙相鋼板,中間為0.7 mm 厚EePO4 低碳鍍鋅鋼板,平板先用激光拼焊,再沖壓變成帶波紋的保險杠。這種保險杠的材料、結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)都達(dá)到了輕量
化和高強(qiáng)度的目的。
2.2 車門
車身的三維組裝焊接，電阻壓力焊已被逐漸淘汰，激光焊接開始時興，比方說頂蓋與側(cè)面車身的焊接。車門系由2 片鍍鋅鋼板分別沖壓成型，用激光束搭接焊成的空心門。設(shè)備采用與機(jī)器人相結(jié)合的Nd:YAG 激光器,制造速度可達(dá)到1 件/min。
2.3 正時齒輪
發(fā)動機(jī)正時齒輪由鋼板壓制成形的兩部分經(jīng)激光束搭接焊成，其生產(chǎn)工藝簡便。激光焊接首度在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用是焊接變速箱的齒輪。在汽車變速器齒輪的生產(chǎn)中, 為了使齒輪更輕便、易操作、節(jié)約資源，發(fā)達(dá)國家已將齒輪組或齒輪軸由整體加工改為了分體加工,最后焊接兩部分。焊接不易變形,原材料性能被保留,焊接強(qiáng)度高。采用激光焊接技術(shù)進(jìn)行齒輪焊接, 可提高變速器齒輪的產(chǎn)品精度, 簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及制造工藝, 方便零部件結(jié)構(gòu)的調(diào)整。同時, 由于激光焊接的齒輪件結(jié)構(gòu)緊湊, 精度和可靠性提高, 可降低車輛故障率。由于采用了激光焊接, 焊接后的齒輪幾乎沒有焊接變形, 焊接后不需要熱處理, 而且焊接速度想的那個快, 此法得到了廣泛的應(yīng)用。焊后齒輪整體的抗疲勞度增強(qiáng)了，但卻更加輕巧，對于發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件有著相當(dāng)重要的意義。
2.4 離合器
汽車離合器的功能是在旋轉(zhuǎn)動態(tài)中切斷或連接發(fā)動機(jī)的動力傳輸，設(shè)計時要完全將緩沖力量考慮在內(nèi)。離合器的主體結(jié)構(gòu)包括2 片鍛壓成形的外殼體和夾在內(nèi)部的1 組螺旋彈簧。最后將兩片外殼體用激光焊接技術(shù)封焊成一個整體。激光焊接能滿足力學(xué)性能高強(qiáng)度要求，使先前的難以實(shí)施的設(shè)計真正實(shí)現(xiàn)。
2.5 懸架裝置
地面對車體的沖擊力集中在了汽車的懸架上，但我們坐車都希望盡可能舒適，所以對其減振性能提出了較高的要求，整體疲勞強(qiáng)度也必須高，尤其是在路面不規(guī)則時，而使用激光焊接技術(shù)來生產(chǎn)就能滿足以上要求。采使用激光焊接技術(shù)連接兩端件和液壓管筒，能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的密封和承載性能。
2.6 進(jìn)排氣門
進(jìn)排氣門是在高溫和動態(tài)載荷下工作的。必須能以較高的速度來回運(yùn)動，時間應(yīng)能精確到毫秒。發(fā)動機(jī)的燃燒效率、動力輸出、耗油量、振動噪聲、尾氣排放等性能的好壞直接影響到氣門的性能。尤其是當(dāng)高速發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到6000r/min 時, 進(jìn)排氣門必須滿足重量輕便、強(qiáng)度高等要求。設(shè)計和制造工藝具體應(yīng)該滿足： a.氣門內(nèi)設(shè)置成大空腔，以減輕重量； b.空腔內(nèi)填充金屬鈉冷卻劑，以能抵抗高溫； c.激光焊接技術(shù)制造打造,以能滿足高強(qiáng)度要求。
2.7 濾清器
濾清器就是汽車上安裝的，燃料在燃燒前過濾雜質(zhì)的部位。濾清器主要構(gòu)造是筒型殼體和兩個端蓋，主要材質(zhì)是奧氏體不銹鋼、純鋁和工程塑料，它里面的過濾芯是紙質(zhì)的。兩端蓋和筒型殼體的焊接主要使用激光束，密封性良好，且內(nèi)部的過濾芯使用壽命較長。
2.8 發(fā)動機(jī)壓力傳感器
發(fā)動機(jī)壓力傳感器由螺紋的部分部位（連接發(fā)動機(jī)，使用AISI316 材料）和沉淀硬化馬氏體（不銹鋼體，彈性變形量隨著發(fā)動機(jī)內(nèi)部壓力的增強(qiáng)而變大）兩部分構(gòu)成，用激光焊接技術(shù)將兩部分連接。必須確保激光焊縫具有高強(qiáng)度，以保證即便是在長時間的壓力下，壓力傳感器仍然能將發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精確測試。
2.9 發(fā)動機(jī)罩
發(fā)動機(jī)罩能將發(fā)動機(jī)和車外空間隔絕開來，使發(fā)動機(jī)的噪雜聲不影響到外面，避免各類的液體、固體侵害發(fā)動機(jī)。對其碰撞安全性能也大大提高。一旦車子需要維修，發(fā)動機(jī)罩就必須開啟，因此對整體的剛性要求較高。時下很流行的有一種類蜂窩板結(jié)構(gòu)的方案，具體性能改進(jìn)如下： a.隔聲效果更好了,提高了汽車整體抗噪音性； b. 提高了剛性,減輕了質(zhì)量(減少了0.6～0.8kg 的重量)； c.能量吸收力強(qiáng),在防撞性能上得到了大大改善,安全性能增強(qiáng)。這種發(fā)動機(jī)罩的使用了創(chuàng)新技術(shù)：結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料使用了不同厚度和強(qiáng)度的鋼板，拼焊則使用激光焊接技術(shù)。
2.10 柴油發(fā)動機(jī)的噴嘴
噴嘴的構(gòu)造非常復(fù)雜, 生產(chǎn)一個噴嘴不進(jìn)工序繁瑣，且耗資多。燃油燃燒后的沉積物容易沉積在噴嘴孔，使噴嘴越來越小。要重新使用噴嘴, 應(yīng)焊接堵塞變小的孔, 重新打孔。這類焊封應(yīng)運(yùn)用Nd :YAG 脈沖激光器和不銹鋼焊條?？偠灾m說國內(nèi)的激光焊接技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但離汽車工業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，還有很大的差距，將激光焊接技術(shù)水平更好的
應(yīng)用于汽車生產(chǎn)業(yè)，是擺在我們汽車制造者面前的一大課題，我們必須共同努力，盡快的讓中國屹立于世界汽車生產(chǎn)強(qiáng)國之林。
參考文獻(xiàn)
[1]魏偉,姚遠(yuǎn),楊立功等.汽車變速器齒輪的激光焊接技術(shù)[J].汽車工藝
與材料,2005.1:1-2.
[2]王勇剛,馬曉宇.激光在汽車工業(yè)中的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].應(yīng)用光學(xué),
2004.25(5):1-2.
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