推动制造升级的激光焊接技术

访上海汽车集团股份有限公司乘用车公司制造工程部焊接经理吴静臻先生

作者:宗 颖 发布时间:2012-07-16
激光焊接技术在车身制造的工艺,质量控制上有众多优势,必将推动车身制造技术的升级,给企业带来更大效益.

激光焊接技术在车身制造的工艺、质量控制上有众多优势,必将推动车身制造技术的升级,给企业带来更大效益。同时,车身激光焊接技术的大量应用也将为激光器及其成套设备行业带来前所未有的发展机遇。

AI: 随着消费者对汽车品质需求的提升,汽车企业需要不断升级制造技术,激光焊接技术也因此得到推广应用。与传统的焊接方法相比,激光技术的应用带来了哪些好处?

吴静臻先生:从20世纪90年代开始激光应用技术得到了迅速发展,小功率激光器在医疗、打标等领域得到广泛应用。随着大功率激光器技术的成熟,其高效、质量稳定的特点与轿车车身制造要求一致,在国际上被越来越多的汽车企业使用。

传统的车身电阻点焊技术因效率高、质量稳定且易于实现自动化而成为车身制造的主流焊接技术。随着技术的进步,车身激光焊接技术在这三个方面都得到了较大的提高,如车顶与侧围连接的激光边缘焊接1600?mm的焊缝长度20 s完成,而传统的点焊设计,此处焊点为15点左右,焊接时间需要45s以上。可见,在适合激光焊接的车身部位,激光焊接技术比电阻点焊技术在效率方面可以提高1倍以上。在质量控制方面,电阻点焊的在线无损质量检测技术一直是世界级的技术难题,很难有实质性的突破;而激光焊缝,可通过焊缝外观识别技术和激光反射分析技术实现焊接质量的无损在线检测,进一步提高了焊接质量的稳定性。与电阻点焊一样,激光焊接非常适合实现自动化,而且适合各种车型之间的柔性切换。对于顶盖左右两侧的激光边缘焊接,当一侧设备或其他原因出现故障时,另一侧的设备可切换成两侧焊接程序,保证正常生产,但对于电阻点焊很难做到这点。

我公司生产的R95是荣威系列的旗舰车型,其顶盖与侧围的连接采用激光搭边焊接工艺,增强了整车强度性能和密封性能。采用先进的通快DISC激光器和HIGHTYAG激光头,具有良好的工艺性和焊接质量稳定的特点。在以后的车型中我们会大量采用激光焊接技术,为客户提供高品质的汽车产品。

AI: 随着环保、轻量化等问题逐渐得到业内的重视,汽车企业需要在制造环节进行改善和革新,对此,激光焊接技术能够发挥出怎样的优势?

吴静臻先生:众所周知,汽车尾气排放是大气污染的贡献大户,此点早已被环保人士所诟病。在保证车身强度的前提下,车身的轻量化可以降低汽车的排放。有资料显示:汽车自重每减少10%,燃油消耗可降低6%~8%,排放降低5%~6%;燃油消耗每减少1 L,CO2排放量减少2.45 kg。汽车轻量化的主要途径是轻量化材料、轻量化设计等。新材料中的铝合金、镁合金及碳素复合材料等都难以使用传统的电阻点焊连接,对于高强钢和超高强钢的焊接,电阻点焊具有较大的局限性。激光焊接可实现激光钎焊、激光熔焊等焊接方式,从而解决轻质材料的焊接问题。轻量化设计中要减少零件间的搭边尺寸,电阻点焊的搭边要求一般不小于14mm,但激光焊接搭边可减少到4mm。不同强度要求的部位采用不同厚度的钢板,并通过激光拼焊方式连接成一个零件,消除了零件间的搭边。连接搭边尺寸的减小或消除,有利于车身减重。所以激光焊接能够满足车身轻量化材料和轻量化设计的工艺要求,打破了传统电阻点焊的局限性。

AI: 尽管激光等许多新技术的应用给生产带来诸多好处,但是新技术的应用也势必会造成生产成本的增加,如何权衡这一矛盾成为很多企业面临的难题,对此,请谈谈您个人的看法?

吴静臻先生:这确实是个让很多企业规划部门纠结的问题,我认为激光焊接技术在车身中的应用应该上升到公司战略规划的高度,从以下几方面分析后决策:第一,要进行产品客户导向分析,如果产品的客户是高端人群,能够承受高品质产生的高附加值,这种车型应该采用先进的激光焊接技术。第二,进行公司阶段发展取向分析,每个阶段对新技术的应用应区别对待,以有利于实现公司阶段性目标。第三,新制造技术的发展趋势分析,车身激光焊接技术在汽车行业的应用存在初期投入大、运行成本高等弊端,但随着技术的进步和行业竞争,最新的光纤激光器技术在设备投入和使用成本上已经大大降低,特别是在电能转换率上已有本质的改善。

车身激光焊接技术的应用不仅能为客户提供高品质的产品,也会得到客户的认同和回报。新技术的使用是企业社会责任的体现,是推动科技进步的主要动力。

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