中重型貨車車門激光飛行焊接工藝研究

摘要：使用激光飛行焊焊接方法，對重型貨車車門用1.25mmDC01和1.25mmDC05冷軋板進行焊接。探究激光焊接工藝參數對激光飛行焊接接頭外觀及性能影響規律，從而優化焊接工藝，提高焊接接頭質量和力學性能。進一步獲得合適的飛行焊接工藝窗口，為商用車重型貨車車門內板激光焊接工藝的實際生產應用及優化提供有價值的理論指導。

關鍵詞：激光飛行焊；重型貨車車門；焊接接頭；工藝參數

隨著汽車行業的快速發展，白車身焊接技術日益多樣化，包括弧焊、電阻點焊、激光飛行焊等。其中激光飛行焊接憑借著高質量、高效率、低變形等優勢，在商用車白車身制造中逐漸受到關注。激光飛行焊作為一種優質高效的焊接技術，能夠實現非接觸式焊接，在振鏡不移動的情況下，可通過振鏡內部反射鏡的高速運動，進行激光掃描焊接。

本文通過調整焊接速度、激光功率、焦距等關鍵參數，同時結合力學性能測試、外觀分析等探究焊接質量，經過多次試驗獲得了一個適合中重型貨車車門DC01和DC05冷軋板用的激光飛行焊接工藝窗口，為商用車中重型貨車車門內板激光焊接工藝的實際生產應用及優化提供理論依據。

試驗材料及設備

1.試驗材料

本次試驗根據重型貨車車門內板工件焊接試驗實際情況進行相關試驗，試驗材料與車門工件使用材料完全相同，試驗所使用的板材為1.25mmDC01和1.25mmDC05冷軋板，尺寸均為160mm×50mm，冷軋板的主要成分見表1。

2.焊接方法及設備

本試驗中采用機器人激光飛行焊接平臺進行激光焊接工藝試驗，焊接平臺如圖1所示。其中設備的主體包括：Blackbird公司生產的intelliWELD II 3D振鏡激光焊接頭、銳科RFL-C8000XZ光纖激光器、漢立HL-8000- QG2/2水冷機、KUKA六軸機器人與捷豹LS-15空壓機，并可通過RobotSyncUnit用戶軟件編輯程序控制3D振鏡激光焊接頭進行焊接。

試驗所使用的試板尺寸均為160mm×50mm，試驗中將兩試板錯邊疊放，并用夾具夾緊，確保兩試板間間隙在0.2mm以內，振鏡激光飛行焊接工藝激光束掃描軌跡為螺旋線，具體掃描路徑如圖2所示。

3.力學性能測試方法及設備

按照ANSI/AWS/SAE/D8.9-97標準制備拉伸剪切試樣，測試不同工藝參數下焊點的最大抗拉伸剪切力，焊接接頭拉伸剪切試樣尺寸如圖3所示。

本試驗中焊接接頭的力學性能測試均在MTS C45萬能試驗機上進行，設備如圖4所示。設備力學性能測試范圍：1～100kN，位移分辨率：0.04μm，力值誤差：±0.5%。焊接接頭拉伸剪切試樣于室溫下進行測試，位移速度為2mm/min，拉剪力取相同焊接工藝參數下的3組接頭計算得到平均值。

4.微觀組織分析方法及設備

試驗中微觀組織分析均在Axio Observer 7m金相顯微鏡上進行，設備如圖5所示。

微觀組織分析的樣件是在焊點直徑處切割取樣、制樣、磨拋后完成的。

結果與分析

本次試驗采用正交試驗方法，試驗中采用點螺旋形式對試板進行激光飛行焊接，掃描方式為順時針由內向外掃描，螺旋線外部閉合，研究了激光焊接工藝參數對焊接接頭表面形貌及力學性能的影響規律。

1.工藝參數研究

對于冷軋鋼板的激光飛行焊接，焊接速度、激光功率、離焦量是影響激光飛行焊接質量的關鍵工藝參數。經過預試驗后，獲得了一個合適的工藝窗口，試驗數據如下。

不同工藝參數下拉伸剪切力見表2。不同工藝參數下本次試驗焊點正面、背面及截面形貌圖見表3。

2. 試驗分析

（1）激光功率對力學性能的影響 由圖6中可以看出，激光功率由5600W增加到6000W時，拉伸剪切性能下降；激光功率由6000W增加到6200W時，拉伸剪切性能增加；6200W時最高，當激光功率繼續增加時，力學性能變差。

（2）焊接速度對力學性能的影響 由圖7中可以看出，焊接速度為200mm/s時，力學性能最佳；隨著焊接速度由200mm/s增加到210mm/s時，力學性能下降；增加到230mm/s時，力學性能有所增加。隨著焊接速度增加到240mm/s時，力學性能下降。

（3）離焦量對力學性能的影響 由圖8可以看出，隨離焦量由-9mm增加到+3mm時，力學性能先增加后減小，并無明顯規律，因此并未觀察到離焦量與力學性能之間的關系。

結語

成功實現了中重型貨車車門板的激光飛行焊，在200～240mm/s的焊接速度和5.6～6.4kW的焊接功率參數范圍內，通過優化調節各項工藝參數，獲得了表面形貌良好、力學性能達標的焊點。

通過對比激光飛行焊接焊點強度高于電阻點焊焊點強度，試驗中激光飛行焊接焊點最大拉力為同等條件下電阻點焊焊點的1.2～1.58倍，從性能角度上說明激光飛行焊可替代電阻點焊實現中重型貨車車門的焊接。

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