汽車座椅激光焊接工藝研究介紹

吳純浩

摘要：隨著汽車工業的快速發展，人們對于汽車座椅的安全性和舒適性的要求也隨之提高。另外，座椅的調節又影響著乘客乘坐的舒適度，可根據不同乘客需求適當進行調整。以往汽車座椅采取的焊接工藝大都是點焊、弧焊技術，其中點焊技術存在顯著缺陷，比較容易變形、一般情況下，點焊預留空間都會比較大，而且焊接速度過于緩慢，由此可見，以往的傳統焊接方式根本無法契合現代汽車工業發展的實際應用需求。反觀現在興起的激光焊接技術則完全不存在以上缺陷。所以這個激光焊接被廣泛應用于汽車工業領域。

關鍵詞：汽車座椅；激光焊接

1激光焊接的原理

激光焊接使用激光作為焊接的熱源。它使用光學振蕩器激發具有諸如電能和化學能等一次能量的某些固體，液體或氣體介質，以產生幾乎相同相位和接近通用波長的光束。這些光線具有相同的相位并具有單一波長。因此，差角非常小，可以長距離傳播，因此可以集中使用。當激光束的功率密度足夠大時，激光束照射下的金屬表面迅速升溫，沸點可以在很短的時間內達到并蒸發。當金屬蒸汽以一定的速率離開金屬浴的表面時，會產生額外的應力以抵消熔融金屬，導致其下沉，形成小坑。隨著加熱的進行，槽逐漸形成。當激光束移動時，熔融金屬通過小孔前面的小孔向后流動并在凝固后形成焊縫（見圖1）。焊縫的深度取決于激光功率密度。當使用的激光功率密度低時，穿透深度小，深度和寬度相對較小。當激光功率密度較高時，穿透深度較大，縱橫比也較大。此時，形成較深的焊縫比較容易。目前許多焊接工藝，包括座椅，都使用這種激光焊接技術。

如圖2所示。根據激光焊接原理，單個激光焊接是一種自熔焊接的焊接工藝。這種焊接工藝需要焊接件的高安裝距離，并且必須實現深熔焊接所需的激光器。功率密度高，因此焊接成本相對較高，并且存在一些限制。經過研究人員的不斷探索，激光焊接已被結合到激光復合焊接中。原理如圖2所示。當激光器向焊縫金屬供熱時，電弧也將能量注入焊接區。由于激光和電弧會影響不同程度和形狀的復合焊接性能，因此焊接速度會增加，焊接周期縮短并且需要相同的穿透深度。激光功率也大大降低，從而降低了焊接成本。然而，激光混合焊接在發動機中的投資成本相對較高，這限制了發展。隨著市場的進一步擴大，發電機組價格將繼續下降，激光焊接技術將更加普及。

2試驗方法

該測試是在環形焊接之一，因為外圈的厚度為1mm，屬于薄壁搭接焊中，正離焦量應該用于焊接，以便更好的熔體寬度可以由測試樣品的滲透，所述外環和獲得堿，以確保當盤被安裝為一體，深激光焊接應該基于“孔效應”的測試和最重要的工藝參數會影響低焊接質量，激光功率P，焊接速度v和散焦f的量使用。然而，工件表面上的焊接間隙氧化物和油會影響焊接作用。因此，在夾緊之前，使用丙酮小心除去試件表面上的油，并用鍘刀去除氧化物，以確保外圈和底板無油和氧化。改變焊接工藝參數，例如激光功率，焊接速度和離焦的量，并且通過金相顯微鏡觀察在焊縫形成的變化，選擇工藝參數和最終導致正交試驗以獲得最佳工藝參數。使用金相切割機在垂直于焊縫的方向上將樣品切割，拋光和拋光在焊縫中心以產生分析樣品，并且通過金相顯微鏡觀察并測量焊縫的橫截面。熔深度和寬度值；而焊接速度是從每小時生產量單位計算的？

3激光焊接相對于普通焊接的優勢

（1）激光束易于聚焦，光線的方向可以通過反射鏡或光纖改變，并且可以圍繞工件轉動，使其具有良好的可接近性，并且可以焊接工件的其他部分焊接過程無法進行。這不是通過其他焊接方法實現的。（2）非接觸式激光焊接還避免了電極帽，電極棒，電纜等易損件的頻繁更換和維護，節省了成本，提高了效率。（3）激光焊接還具有特殊的清洗功能，可清洗焊縫金屬。在焊接過程中，焊接部件的金屬由于激光的作用而熔化并且部分蒸發。由于污染物以高效率吸收光能，因此金屬中的雜質首先被蒸發和吸入，從而降低了焊縫中雜質的含量，降低了焊接質量。改進。（4）由于激光束斑點小，功率密度高，加熱面積小，高速和非接觸式焊接，殘余應力和焊接變形小，這對焊接質量非常重要。

4汽車座椅激光焊接工作站的組成部分

4.1安全房

安全房與焊接工作站類似，可以促使焊接減少環境污染、焊接環境更加安全。

4.2激光器

當前激光器主要分為兩大類：一類是固體激光器，另一類是氣體激光器。綜合輸出光束的質量和功率考慮，氣體激光器比固體激光器更具有優勢。而國外在大功率固體激光器研制生產上取得了較大進展，最大功率達到5kW并迅速投進了市場。固體激光焊接不僅促進金屬表面吸收，同時還能使用光纖傳輸，把導光系統簡單化，因此固體激光器與氣體激光器相比更具優勢。

4.3光導和聚焦系統

光導和聚焦系統主要是由圓偏振鏡、反射鏡或聚焦鏡等部分組成，它們與激光焊接質量密切相關。激光功率較大時，受其影響光學部件會逐漸劣化，甚至導致激光束透過率降低；同時光學部件表面污染將增加傳輸中能源損耗，最終導致聚焦距離發生變化，直接影響焊接的質量和效果。由此可見，要想保證優質的焊接質量，必須要嚴格把控光導部件的質量，以及做好焊接過程中維護和監測工作。

4.4焊接機器人

焊接機器人就是實現光束與工件的相對運動，完成激光焊接。因為焊接機器人有6個自由度，因此可對多個角度進行柔性焊接。

4.5焊接夾具

焊接夾具可以促使座椅連接件的位置更加精確，還可以有效地防止和矯正部分焊接變形。以往焊接模式模塊較多，強度大，但由于焊槍具備可達性的特性，導致局部定位極為受限，進而導致焊后變形難以掌控。激光焊接夾具不用考慮預留較大的焊接空間，可均勻支撐壓緊工件，以應對傳統焊接無法定位焊接的地方，此時激光焊接存在顯著優勢.

綜上所述，激光焊接工藝的產生完美地取代了傳統點焊？弧焊工藝，促使座椅各部件的焊接工藝得到了很大的提升，隨著激光焊接工藝的不斷發展及工業自動化程度的逐漸提高，在不久的未來，激光焊接技術會廣泛應用于各個領域？（1）熔深與熔寬隨焊接功率的減小而減小，呈正相關趨勢變化，但熔寬較熔深的變化較小；而隨速度增大而減小，呈負相關趨勢變化；熔深隨著離焦量的增大而減小，呈負相關變化；熔寬隨著離焦量的增大而增大，呈正相關變化？（2）對相關試驗及檢測數據進行分析并綜合考慮各焊接試樣性能數據，最后得到最優的調角器生產中焊接工藝參數為激光功率4kW，離焦量2.5mm，速度3m/min？（3）激光功率對調角器生產中的綜合焊接指標影響最大，離焦量的影響次之，速度的影響較小？綜合焊接指標與激光功率呈正相關趨勢，而離焦量呈負相關趨勢？

參考文獻：

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