汽車板激光焊接裝配間隙允許范圍研究
摘要:汽車板激光焊應(yīng)用越來越廣泛,主要是鍍鋅板。通過不同焊接方法的裝配間隙試驗,得出各種焊接結(jié)構(gòu)時所能允許的裝配間隙范圍,為汽車鍍鋅板激光焊生產(chǎn)作出指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞:汽車板 鍍鋅板 激光焊 裝配間隙 允許范圍
1、汽車板激光焊
隨著機械制造自動化程度的不斷提高,激光器逐漸國產(chǎn)化,激光焊接設(shè)備成本不斷降低,激光焊接應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛,目前主要運用于汽車、、軌道交通等領(lǐng)域,如汽車板激光焊、拼板焊、零部件焊接,以及白車身整車焊接等。在國內(nèi),華工激光法利萊首次通過神龍頂蓋激光焊項目,打破國外壟斷,開創(chuàng)國內(nèi)汽車整車的激光焊應(yīng)用先河,隨后又一發(fā)不可收拾,先后在激烈競爭中奪得江淮頂蓋項目、通用頂蓋項目、江鈴頂蓋項目及神龍改造項目。
2、鍍鋅板激光焊
鍍鋅板作為汽車車身的主要材料,被廣泛應(yīng)用于車架、車身、車站、頂蓋、側(cè)圍等部件中。在非承重結(jié)構(gòu)中,鍍鋅板可以制作成非常薄的零部件材料,同時,經(jīng)過鍍鋅的材料不容易遇空氣而生銹。
鍍鋅板激光焊分為熔焊和釬焊兩種,熔焊時,鋅容易受熱蒸發(fā),最主要的問題是控制蒸發(fā)而引發(fā)的氣孔;釬焊時,光斑比焊絲直徑粗,釬焊效果與鍍鋅板表面預(yù)熱狀態(tài)有關(guān),預(yù)熱狀態(tài)好,焊絲熔化后鋪展效果好。
3、不同焊接設(shè)備鍍鋅板裝配間隙允許范圍
裝配間隙不僅影響激光自熔焊時材料之間的熔合,同時也影響激光釬焊時焊絲的鋪展效果;在不同焊接結(jié)構(gòu)中,對裝配間隙的要求也不一樣,激光自熔焊時,對接比疊焊要求嚴格,激光釬焊時,搭接要比角接要求嚴格。
3.1激光焊
鍍鋅板激光疊焊:分別采用不同間隙進行試驗,其焊縫成型效果見圖1和圖2,其結(jié)果見表1。
圖1 不同間隙鍍鋅板激光疊焊
圖2 鍍鋅板激光疊焊裝配間隙
從上表可以看出,第3、4兩組的參數(shù)焊縫成形極差,塌陷量大而且成形不穩(wěn)定,相對于1和5兩組參數(shù)來說,第2組參數(shù)的塌陷稍大。試驗說明,鍍鋅板激光疊焊間隙控制在0.1mm焊縫成型較好,最大間隙超過0.2mm時焊縫穩(wěn)定性較差。
3.2激光釬焊
鍍鋅板激光釬焊:采用同一參數(shù)進行不同間隙值進行試驗,研究焊縫穩(wěn)定成型的間隙范圍。
3.2.1卷邊對接
折彎半徑R4,折邊至少長10mm。焊絲為CuSi3,直徑為1.6mm。分別采用0、0.2mm、0.4mm、0.6mm間隙進行試驗,其試驗效果見圖3,達到0.6mm時,焊縫穩(wěn)定性好,大于0.6mm時,焊縫穩(wěn)定性變差。
圖3 不同裝配間隙激光釬焊卷邊對接焊縫
3.2.2搭接
焊縫直徑1.6mm,光斑直徑3.2mm,以無間隙為基準,采用同一參數(shù)進行不同間隙試驗,其焊縫成型見圖4,可見,焊縫間隙大于0.5mm時不能形成穩(wěn)定焊縫。
(a)激光釬焊鍍鋅板(無間隙試驗) (b) 激光釬焊鍍鋅板(0.5mm間隙,成型好)
(c) 激光釬焊鍍鋅板(0.3mm間隙) (d) 激光釬焊鍍鋅板(0.5mm間隙,未連接)
圖4 激光釬焊鍍鋅板搭接焊縫
3.2.3梯形角接
焊縫直徑1.6mm,光斑直徑3.2mm,以0.2mm間隙為基準,采用同一參數(shù)進行不同間隙試驗,其焊縫成型見圖5,間隙為0.5mm時,焊縫成型良好。
(a)0.2mm間隙 (b)0.5mm間隙
圖5 激光釬焊梯形角接焊縫