激光焊接的种类

    应用于车身的激光焊接主要分为两种方式：一种为熔焊，不需要填充物质，激光直接作用在工件表面上进行焊接；另一种为填充焊，即通常所说的钎焊，主要应用于汽车顶盖的焊接。

    根据激光束能量密度的大小，熔焊又可分为热传导焊和穿透焊。

    由于激光汇聚于一点时会产生相当高的温度（与能量密度大小有关），当温度达到1 490℃时钢铁就会熔化，利用此种热效应进行焊接的方式为热传导焊。其过程为：首先通过激光将工件表面加热到熔点，金属熔化后会形成一个半球形的熔池，熔池的半径和深度慢慢增大，当吸收的激光能量与熔池向四周扩散的热量达到平衡时，熔池便不再扩大。沿预定轨迹移动激光光束，熔池也随之移动，熔池前方的金属不断熔化，后方的金属冷却，从而形成一条焊缝。热传导焊的优点体现在焊缝光滑且飞溅少，速度为1～3m/min，焊缝深度与宽度比小于1。综上特点，此焊接方式多用于平板拼焊。

图3   焊接工作站示意图

    在汽车白车身上，因为焊接钢板有2～4层，厚度可达4mm，所以对焊缝的深度有更高的要求，此时热传导焊无法满足工艺的要求，我们需要另一种焊接方式——穿透焊。

    穿透焊具有速度快、熔深更深的特点，它对激光能量密度的要求远高于热传导焊。当激光作用于工件表面时，金属迅速汽化（在2 590℃钢铁就会汽化为蒸汽），以蒸汽的形式扩散出熔池，并形成一个蒸汽通道，激光在通道内进行多次反射可以使金属对激光能量的吸收率增加到75%，我们称之为“小孔效应”，当产生的蒸汽压力不足以扩散出熔池时，熔池便不再加深，形成一个稳定的焊接状态。熔池经过的位置，在蒸汽通道周围形成金属熔液流动，使上下两层板熔合在一起，金属冷却后，便形成一条高强度焊缝。与热传导焊相比，穿透焊的优势在于其焊接深度更深、速度更快，对于4mm厚的低碳钢板材，焊接速度可达5m/min；而其缺点在于其将金属迅速汽化后产生的大量飞溅容易损伤工件及加工设备。

    区别于熔焊的另一种焊接方式为填充焊，此种方式并不熔化工件本身，而是利用激光的热效应熔化焊丝，并将其填充到所需焊接的两个工件之间，其优点在于焊缝美观，产生的热变形小，汽车顶盖的焊接多采用此种方式。下面结合实例来具体说明上述焊接方式。