近年來,由於(yu) 環保和節能的需要,為(wei) 節省車體(ti) 的驅動能量,汽車輕量化已經成為(wei) 世界汽車發展的潮流。民用車、高鐵車體(ti) 等為(wei) 減輕自身重量,大量使用鋁合金型材和板材,而此類材料常用的連接方法之一是激光焊接。
激光等離子同軸複合焊接技術是將激光和等離子電弧兩(liang) 種高能束焊接方法結合在一起,形成一種新型的高能量密度熱源,進行多種金屬材料焊接的新方法。該技術具有激光和等離子體(ti) 單獨焊接的優(you) 點,在克服了單激光焊接焊縫殘餘(yu) 應力高、焊縫氣孔缺陷多等缺點的同時,也克服了等離子體(ti) 電弧焊接效率低、工件熱變形大的弱點。
激光等離子複合焊接技術適應的接頭型式有對接焊、搭接焊、疊焊(縫焊)、搭接對接組合等多種方式。對接焊是一種極為(wei) 常見的接頭形式,普遍用於(yu) 板材之間的連接。從(cong) 力學角度看是較理想的接頭型式,受力狀況較好,應力集中較小,能承受較大的靜載荷或動載荷,是焊接結構中采用最多的一種接頭型式。但這種方式對焊接過程的熱量輸入要求相對嚴(yan) 格,普通焊接方法極易造成熱輸入過高導致構件變形,而激光等離子複合焊接技術的熱輸入量總體(ti) 較小(較高的焊接速度決(jue) 定了單位時間內(nei) 熱輸入量小),不易產(chan) 生變形,且焊接質量好,對間隙適應性要求比單束激光焊接大好幾倍,適用於(yu) 薄板的對接焊縫。

而搭接焊則是指一板放在另一板上焊接,焊接後不在一個(ge) 平麵上的焊接結構。這類方式在汽車白車身焊接上較為(wei) 常用。由於(yu) 鋁合金對激光的反射率高,材料的導熱率高,使得單束激光無法實現自熔的搭接焊縫。而若采用大功率激光填絲(si) 焊同樣存在缺陷:把激光的部分能量用於(yu) 熔化焊絲(si) 形成焊縫,另一部分用於(yu) 母材的熔化,當熔化焊絲(si) 形成的熔池波動時所吸收的激光能量也隨之變化,這時熔化絲(si) 材的部分激光能量會(hui) 突然進入到焊縫母材造成能量過大形成貫穿型氣孔,成為(wei) 焊縫缺陷。而采用激光等離子複合焊工藝焊接鋁合金薄板搭接焊縫,等離子電弧能量能有效的熔化搭接焊縫上板棱角處的金屬,鋪展開形成連續的搭接焊縫,激光束的作用使得焊縫在下板具有一定的熔深,形成可靠的連接效果。

激光等離子複合搭接自熔焊可以代替現有的電阻點焊加塗膠的傳(chuan) 統車身製造工藝,焊縫強度大於(yu) 光纖釺焊焊縫,其焊縫連接寬度和表麵過度成型效果滿足汽車車體(ti) 製造要求,連續焊縫可為(wei) 整車體(ti) 提高整體(ti) 強度和剛度,提高車體(ti) 密封效果,提高車底的抗疲勞能力和抗振動能力。
疊焊(縫焊)則是將兩(liang) 塊板重疊在一起,兩(liang) 板之間可以緊貼也可以存在一定間隙。施焊時隻在一麵施焊,使熔池穿透上板,熔化一部分下板,將兩(liang) 塊待焊工件連接起來。這種技術能夠替代一部分搭接焊縫,還能將狹小空間內(nei) 的筋板穩穩地連接起來。激光等離子疊焊技術具有焊接速度快,上下板焊縫連接寬度大於(yu) 常規激光焊,適當板間間隙可以進行焊接,焊後變形小,穿透距離大等優(you) 點。

激光等離子複合焊接技術可用於(yu) 多個(ge) 領域,如在汽車製造中車身、車架及底盤的焊接;高鐵、地鐵的頂棚、側(ce) 牆、地板、車架等部位的焊接;用於(yu) 船舶的新型結構材料——金屬三明治板的焊接等。金屬三明治板可用於(yu) 船舶結構的不同部位,具有減重、降低重心、節省空間、縮短建造工期、隔熱、降噪、放火等多種功能。
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