本发明专利技术公开了一种汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺,所述的激光-MIG复合焊接工艺中,所述的激光以正离焦的方式施加在工件上。本发明专利技术的目的在于提供一种能量输入少、形成的熔池小、工件变形小、提高生产效率的汽车车身制造的激光-MIG复合焊接工艺。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车车身制造领域,特别是一种汽车车身制造的激光-MIG复合焊接 工艺。
技术介绍
前许多知名的汽车制造商都致力于研发一种性价比高,成本低,效率高的汽车,如 美国福特、克莱斯勒、日本丰田、三菱、日产、韩国现代、法国Courreges、Ventury等。而国内 汽车制造商比亚迪、吉利、奇瑞、力帆、中兴等车企也纷纷在致力于研发新型高能高效汽车。 而在汽车车身制造中的激光-MIG复合焊工艺是其中最关键的工序。激光具有高方向性、高亮度、高单色性及高相干性的四大特性,构成了能量在空间 和时间上的高度集中,可传输极远距离并具有高能量或高强度,在材料加工领域(包括焊 接)中被视为理想的热源。激光焊接具有特点在于焊接速度高、焊缝窄、熔深大、热输入量 少,但焊接更厚的材料需要更高的功率,所需的功率由金属物理性质、表面吸收率和反射率 决定。MIG焊接特点在于电源成本低、电弧稳定性好焊缝桥联性好、易于通过填充金属改善 焊缝结构。而激光-MIG复合焊可结合两者的优点,既能获得所需焊缝形貌,又能在高的焊 接速度同时,充分利用电弧焊过程的稳定性。汽车车身焊接现有的技术方案主要有: 1)传统的钎焊工序为:用比母材熔点低的金属材料作为钎料,用液态钎料润湿母 材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。 2)传统的MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)工序为:使用熔化电极,以外加气体 作为电弧介质,并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法,称为熔化极气 体保护电弧焊。用实芯焊丝的惰性气体(Ar或He)保护电弧焊法称为熔化极惰性气体保护 焊。 3)激光焊:激光焊接以可聚焦的激光束作为焊接能源。当高强度激光照射在被焊 材料表面上时,部分光能将被材料吸收而转变成热能,使材料熔化,从而达到焊接的目的。 4)激光-等离子弧复合焊接工序:一般采用同轴方式,等离子弧由环状电极产生, 激光从等离子弧中间穿过而加工到工件表面。现有方案主要有以下缺点: 1)传统钎焊焊接方法需要加大热量输入或整体加热,容易导致钎缝夹渣及开裂, 也容易产生气孔; 2)传统MIG焊时,熔滴过渡时(在电弧热作用下,焊丝或焊条端部的熔化金属形成 熔滴,受到各种力的作用从焊丝端部脱离并过渡到焊池的全过程)容易影响焊接过程稳定 性、焊缝成形、飞溅大小。并且保护气氩气为惰性气体,不与任何物质发生化学反应,所以对 焊丝及母材表面的油污、铁锈等较为敏感,容易产生气孔,焊前必须仔细清理焊丝和工件, 对工件制备精度要求高,对铝等材料的适应性也比较差; 3)传统的激光-等离子弧复合焊接工序由于焊接过程产生大量的等离子体,其对 入射的激光具有吸收、反色、散色的作用,对激光束形成屏蔽作用,降低了入射光能量有效 利用,导致熔深下降,焊缝不均匀,激光能量利用率低,焊接过程不稳定。 4)激光吸收率低,等离子体产生导致匙孔不稳定等。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种能量输入少、形成的熔池小、工件变形小、提高生产 效率的汽车车身制造的激光-MIG复合焊接工艺。 本专利技术提供的技术方案为:一种汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺,所述的激 光-MIG复合焊接工艺中,所述的激光以正离焦的方式施加在工件上。离焦量优选为1~ 4mm〇 在上述的汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺中,所述的激光的离焦量dl为3mm。 在上述的汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺中,MIG焊所采用的MIG焊枪与与工 件之间的夹角a为20°~60° ;优选地,MIG焊所采用的MIG焊枪与与工件之间的夹角a 为45°,激光器位于工件的正上方。 在上述的汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺中,当工件需要焊透时,在工件移动 的方向上,所述的MIG焊枪位于激光器前方。 在上述的汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺中,所述的焊丝与激光光斑的距离 为光丝距离d2,所述的光丝距离d2为1~2mm。 在上述的汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺中,所述的焊枪的电极与工件表面 的距离为焊丝的干伸长度d3,所述的干伸长度d3为15mm。 在上述的汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺中,所述的焊丝直径为1~I. 2mm。 在上述的汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺中,所述的MIG焊枪的焊接电流为 120A,送丝速率为12m/min,激光的功率为I. 5KW。 在上述的汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺中,在焊接开始前,在工件焊缝两端 设置引弧板,引弧板的材质与工件的材质一致,引弧板与焊缝为无坡口对接,在焊接开始 时,从工件一侧的引弧板的起始端开始焊接,焊接至工件另一侧的引弧板的末端时结束焊 接。 在上述的汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺中,引弧板的长度不少于100mm。 本专利技术的有益效果如下: 1)本技术方案采用激光-MIG复合焊接能量输入少,形成的熔池小,工件变形小, 减少了焊接后纠正焊接变形的工作,提高生产效率,也节约能耗; 2)本技术方案采用激光-MIG复合焊接进行一定的弧长修正及起弧收弧控制,最 终实现电弧稳定,使整个焊接过程稳定性提高,同时激光-MIG复合焊接速度非常高,故可 以降低生产时间和生产成本; 3)电弧解决单激光吸收率匙孔不稳定等问题; 4)本技术方案采用控制激光-MIG复合焊接过程的焊接方向、优化工艺参量及通 过正离焦焊接,避免形成等离子体屏蔽激光,可以获得焊缝正面饱满,背面均匀的形貌,并 通过小直径焊丝及引弧板来控制焊缝的成形,提高焊接的综合经济效益。【附图说明】 图1是本专利技术的实施例1-5所采用的焊接设备;图2是实施例2的焊接电流和激光功率对焊接性能的影响的曲线图;图3是实施例4的激光与电弧之间的位置关系图; 图4是实施例4的光丝距离对焊接性能的影响的曲线图; 图5是实施例5的结构示意图; 图6是实施例1的在不同送丝速度和电弧弧长的条件下的焊接效果图;图7是实施例6的在不同的离焦量的条件下的焊接效果图。【具体实施方式】 下面结合【具体实施方式】,对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明,但不构成对 本专利技术的任何限制。 实施例1 激光一MIG复合焊焊接试验使用的MIG焊接电机为Panasonic脉冲MIG半自动焊 机,最大输出电流为250A,焊接时与激光头一起固定在焊接机器人上。试验用的激光器为 YLS-10000光纤激光器,最大焊接功率为10KW,激光头聚焦焦距为250mm,焦点处光斑直径 为0.3mm。两热源采用旁轴复合,激光垂直焊接工件,MIG焊枪与工件之间的交角为45°, 采用正离焦,离焦量为3mm,设置焊丝干伸长度约15mm,焊接过程采用纯度为99. 999 %的Ar 保护。 如图1所示,dl为焦点与工件的距离,d2为焊丝与激光光斑中心的距离(光丝距 离),d3为电极与母材表面之间的距离,决定了焊丝的干伸长度。11为激光器,12为MIG焊 枪,13为保护气,14为工件移动方向。 本实施例主要是考察送丝速率、电弧弧长对焊接性能的影响。通过改变送丝速率(4、6、8、10、12、14、16)111/111111及弧长大小(2、4、6、8、10、12)111111, 在进行多次复合焊接试验后,当焊丝进丝角度即MIG焊枪与与工件之间的夹角a约45°, 焊接方向为后送丝,获得最佳的焊缝质量(熔深、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种汽车车身的激光‑MIG复合焊接工艺,其特征在于,所述的激光‑MIG复合焊接工艺中,所述的激光以正离焦的方式施加在工件上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:郭亮,许建波,眭敏,张庆茂,王业伟,
申请(专利权)人:华南师范大学,
类型:发明
国别省市:广东;44
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