車身激光MIG復(fù)合焊接

會(huì)計(jì)學(xué)1車身激光MIG復(fù)合焊接激光-MIG復(fù)合焊接技術(shù)原理Nd:YAG激光器焊接金屬時(shí)激光束強(qiáng)度可達(dá)106W/cm2，當(dāng)激光到達(dá)材料表面時(shí)，該點(diǎn)的溫度迅速升高到揮發(fā)溫度，并形成揮發(fā)孔，焊縫最明顯的特征是具有很高的深寬比。MIG電弧燃燒能量密度稍高104W/cm2。激光復(fù)合焊的基本原理見圖1。除了電弧向焊接區(qū)輸入能量外，激光也向焊縫金屬輸入熱量。激光復(fù)合焊技術(shù)并不是兩種焊接方法依次作用，而是兩種焊接方法同時(shí)作用于焊接區(qū)。激光和電弧在不同程度和形式上影響復(fù)合焊接的性能。第1頁/共11頁

激光-MIG復(fù)合焊接提高了熔深和焊接速度。焊接過程中金屬蒸氣揮發(fā)，并且反作用于等離子區(qū)。等離子區(qū)對(duì)激光有輕微吸收，但可以忽略不計(jì)。整個(gè)焊接過程的特性取決于選擇的激光和電弧輸入能量的比例。

工件溫度對(duì)于激光能量的吸收是一個(gè)決定性的因素。開始焊接時(shí)需解決表面反射問題，尤其是鋁合金。當(dāng)工件表面達(dá)到揮發(fā)溫度時(shí)形成揮發(fā)孔，這樣幾乎所有的能量都可以傳到工件上。焊接所需要的能量由隨溫度變化的表面吸收率和工件傳導(dǎo)損失的能量來決定。在激光-MIG復(fù)合焊接時(shí)，揮發(fā)不僅發(fā)生在工件的表面，同時(shí)也發(fā)生在填充焊絲上，使得更多的金屬揮發(fā)，從而使激光的能量傳輸更加容易。第2頁/共11頁激光-MIG復(fù)合焊接特點(diǎn)

MIG焊的特點(diǎn)在于電源成本低，焊縫橋聯(lián)性好、電弧穩(wěn)定性好，易于通過填充金屬改善焊縫結(jié)構(gòu)。而激光束焊的特點(diǎn)在于熔深大，焊接速度高，熱輸入低，焊縫窄，但焊接更厚的材料需要更大功率的焊接激光器。激光焊接所需要的激光功率由金屬的物理性質(zhì)及表面吸收率和反射率所決定，鋁合金對(duì)可見光和紅外線都具有較高的反射率（約達(dá)90%），因此鋁合金焊接時(shí)需要更大功率的激光器，并需要采用特殊的工藝措施減少反射，提高吸收率。小孔法焊接可以提高激光焊的能量吸收率（50%），形成熔透的小孔需要10%的入射能量，小孔一旦形成，所需能量就會(huì)下降。第3頁/共11頁而激光復(fù)合焊接可以結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，既能獲得所需要的焊縫形貌，又能在激光焊接速度較高的前提下，充分利用電弧焊過程的穩(wěn)定性。另外，電弧熱的作用使所需激光焊機(jī)的功率可以相應(yīng)減小。第4頁/共11頁激光復(fù)合焊接是將兩個(gè)電弧進(jìn)行復(fù)合，兩個(gè)電弧相互影響和支持。不僅焊接過程更穩(wěn)定，而且形成的熔池比單用激光束焊要大，搭橋能力更好，可允許更大的焊接裝配間隙。同時(shí)，激光復(fù)合焊接的熔池比MIG焊的要小，熱輸入低，熱影響區(qū)小，工件變形小，大大減少了焊后糾正焊接變形的工作。激光-MIG復(fù)合焊接將產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的熔池，而后面的電弧輸入的熱量同時(shí)起到了焊后回火處理的作用，降低焊縫硬度（尤其是焊接鋼材）。由于激光復(fù)合焊接的焊接速度非常高，因此可以降低生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)成本。第5頁/共11頁激光-MIG復(fù)合焊在車身焊接上的應(yīng)用舉例德國大眾Phaeton的車門焊接，見下圖

。為了在保證強(qiáng)度的同時(shí)又減輕車門的質(zhì)量，采用沖壓件、鑄件和擠壓成形的鋁件。車門的焊縫總長(zhǎng)4980mm，其中7條MIG焊縫(總長(zhǎng)380mm)，11條激光焊縫(總長(zhǎng)1030mm)，48條激光-MIG復(fù)合焊縫(總長(zhǎng)3570mm)。激光復(fù)合焊同樣用于新型奧迪A8汽車的生產(chǎn)。在其側(cè)頂梁上有各種規(guī)格和形式的接頭采用MIG-激光復(fù)合焊工藝，焊縫共計(jì)4.5m長(zhǎng)。第6頁/共11頁由于接頭形式各異，激光復(fù)合焊并不是適用于車門上的所有焊縫。在接頭裝配間隙很大的位置，采用具有良好橋聯(lián)能力的MIG焊比激光焊或復(fù)合焊更有優(yōu)勢(shì)。反之，接頭間隙非常小的焊縫，熱能集中，采用焊速快的純激光焊是最好的方案。需要強(qiáng)調(diào)的是,激光-MIG復(fù)合焊接系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)MIG焊、激光焊、激光-MIG復(fù)合焊3種工藝。關(guān)閉MIG焊時(shí)，系統(tǒng)成為激光焊；反之關(guān)閉激光則系統(tǒng)成為MIG焊。如果沒有激光復(fù)合焊系統(tǒng)，奧迪A8的車門就不得不更多采用厚而重的鋁鑄件。第7頁/共11頁激光復(fù)合焊另一特點(diǎn)就是具有很寬的焊速調(diào)整范圍。例如，復(fù)合焊在焊接Phaeton車門的對(duì)接接頭時(shí)，焊接速度1.2~4.8m/min都是可行的。通常焊絲送絲速度為4~9m/min,激光功率為2~4kW。最優(yōu)化的焊速是4.2m/min，送絲速度6.5m/min，激光功率2.9kW。MIG-激光復(fù)合焊接最大焊接速度可達(dá)9m/min。激光復(fù)合焊適用于4mm以下的鋁、鋼和不銹鋼等材料的焊接。第8頁/共11頁結(jié)束語MIG-激光復(fù)合焊技術(shù)為汽車工業(yè)提供了一種全新的焊接技術(shù)