[发明专利]汽车车身的激光-MIG复合焊接工艺

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明提供的技术方案为：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。

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d1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α为20°～60°；优选地，MIG焊所采用的MIG焊枪与与工件之间的夹角α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1～1.2mm。

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1.5KW。