汽车激光焊接常见缺陷及解决方案

      摘要：激光焊接目前参照标准不统一，对于汽车行业自动化程度较高的加工，建立统一的工艺标准，有利于设备的推广。文章后部分析总结激光焊接常出现的缺陷，并给出解决方案。

     一、国外激光焊接汽车标准

     关于大众汽车的激光焊接标准

     1、板材要求参考DIN 18800 Part7，Section3.4，或DVS Code of Practice 0705，Section3.2。适用碳钢板板材厚度0.5~3.0mm，板材结构承受静载。板材包括焊缝接头类型，材料种类（参考DIN EN ISO13919-1）

     2、激光焊接焊缝按照要求进行一些强制性的检测，焊缝横截面外观尺寸参考DIN 32511进行，主要包括余高、熔深、熔宽、焊接深度、板材厚度等，参见图1。

图1   激光焊接横截面尺寸

     3、激光焊接要求

     参照DVS 3203 Part 3，材料分成冷轧钢板（ DIN 1623 Part 1，即EN10027）、轧带钢（DIN 1624，即EN 10027），热轧带钢板（C<0.20%，TL 1111）、冷轧窄带板（参见DIN 17100，即EN 10027），对于钢板中碳含量大于0.22%，或锌层厚度大于7.5um，需要咨询工程师。

     4、焊缝设计

     焊缝可焊性主要考虑三个因素：设计，材料和生产。焊缝的主要设计特性包括负载特性、焊缝参数、装夹、工件的可容允度、焊后处理等，参见DIN 8528 Part 1。

     4.1设计布局（参见DVS 3203-4）

     主要考虑接头类型（对接、角接、搭接、叠焊、卷边等）、焊缝类型（包括位置等信息）如果是镀锌板，平板对接间隙控制在0.05~0.1mm，角焊缝单边角度大于10°。

     4.2工艺和质量保证

     焊缝质量参见EN 729 Part 1 ，全面的质量要求参见EN 729 Part 2。

     当没有明确说明时，可参见通用标准EN 25817 和En ISO 13919-1，一般情况下满足B级要求。

     评价标准：外部缺陷或成型标准参见EN 970，用五倍放大镜观察焊缝成型即可。

     破坏性试验：如图所示未熔合是焊接缺陷中的一种。

     a 激光焊接缺陷     b 叠焊横截面尺寸

     c 搭接横截面尺寸

图2   激光焊接横截面尺寸

     焊缝图纸参见En 22553执行，其标注，焊接方法对应代码等要一一对应。    

     二、激光焊缝缺陷及原因对策：

     1、焊接飞溅： 激光焊接完成后，材料或工件表面出现多的金属颗粒，附着于材料或工件表面。

     原因：材料或工件表面未清洗，存在油渍或污染物，也可能是镀锌层的挥发所致。

     对策：激光焊前清洗材料或工件。

     2、焊缝堆积：填充焊时焊缝填充材料明显太多，焊缝太高。

     原因：焊接时送丝速度过快或焊接速度太慢。

     对策：增加焊接速度或减小送丝速度，或减小激光功率。

     3、焊偏：焊缝金属不在接头结构中心凝固。

     原因：焊接时定位不准，或填充焊时光与丝的对位不准。

     对策：调整焊接定位，或调整填充焊时光与丝的位置，以及光、丝与焊缝的位置。

     4、焊缝凹陷：焊缝金属表面出现凹下的现象。

     原因：钎焊时，焊接光斑中心位置不良所致，光斑中心靠近下层板材且偏离焊缝中心位置，造成部分母材熔化。

     对策：调整光、丝匹配。

     5、焊缝中断或粗细不均匀：焊缝钎焊时，未送丝而形成焊缝中断或粗细不均匀。

     原因：送丝不稳定，或出光不连续等。

     对策：调整设备的稳定性。

     6、气孔：焊缝表面出现气孔。

     原因：焊缝表面未清理，或镀锌板锌蒸气的挥发所致。

     对策：清理焊缝表面，改善锌受热时的挥发。

     7、焊瘤：在焊缝轨迹发生大的变化时，容易在转角处出现焊瘤或成型不均等现象。

     原因：焊缝轨迹变化大，示教不均匀所致。

     对策：在最优参数下焊接，且调整好示教以连贯过度转角处。