激光焊和电阻焊特别是电阻点焊在汽车制造应用中占比越来越高,按照乘用车 车体结构整体组成的贡献度计算,激光焊与电阻点焊的比例基本各占45%,远远超过其他连接方法。 所以 对于从事汽车制造业相关人员,理解两种焊接方法是焊接人员的基本技能之一,其他行业相关人员也可以作为了解,有个大概印象,下面对两种不同的焊接方法进行对比解析。
1、先看 定义:
1)电阻焊: 电阻焊是工件组合后通过电极施加压力,电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。虽然电阻焊在一般工程机械行业和传统制造行业应用不多,但是强调的是电阻焊 属于传统焊接方法范畴。
电阻点焊:电阻焊的一种,是将焊件装配成搭接接头,并压紧在两柱状电极之间,利用电阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。电阻点焊主要用于薄板焊接,工艺过程主要三步:预压,保证工件接触良好;通电,使焊接处形成熔核及塑性环;断电锻压,使熔核在压力继续作用下冷却结晶,形成组织致密、无缩孔、裂纹的焊点。 电阻点焊的接头是一排略微下凹的离散的圆点。
2)激光焊:激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密,无接触,无污染,无辐射的焊接方法,激光焊属于特种焊接方法范畴。
激光焊接采用高能量密度的激光为热源照射在材料连接处,使得分离的材料吸收激光能量后迅速发生熔化乃至汽化并共同形成熔池,在随后的冷却过程一起凝固从而连接在一起。激光焊接的激光肉眼不可见,这是因为激光焊接用的高功率激光常见的有两种:CO2激光和固体/光纤激光,前者的波长为10.6μm,或者的波长为1.06/1.07μm,都在红外波段,因此肉眼看不见。激光焊接的接头是一条细长的连续的直线。
2、再看应用:
1) 电阻焊主要用于焊接汽车行业的汽车保险杠、仪表板、塑料管接头、容器等。电阻点焊过程中,影响焊点质量的因素有:焊接电流、焊接压力、电极的端面形状、穿过电极的铁磁性物质及分流等。特别是在阻焊设备较多的焊接车间,同时工作的焊机相互感应,对电网产生影响,导致焊接质量的稳定性和一致性较差。
2)激光焊主要用于车身拼焊和零件焊接,例如顶蓬与侧围的焊接。但激光焊接要求焊件装配精度高,且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。否则很容易造成焊接缺陷。
3、优缺点对比:
1)电阻焊相对于激光焊的主要缺点:a、目前无可靠无损检测方法,焊接质量靠工艺试样和工件的破坏性试验检查。b、搭接接头增加了构件的重量,且在两板焊接熔核周围形成夹角,可能致使接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。 c、设备功率大,机械化、自动化程度较高,使设备成本较高、维修较困难,大功率单相交流焊机不利于电网平衡运行。
2)激光焊接的优点:
a、加热范围集中且精确可控。激光光斑直径可以精确控制,在0.2-0.6mm的范围内,且越靠近光斑中心的位置能量越高(能量从中心到边缘呈指数衰减,即高斯分布),激光焊的焊缝宽度可以控制在2mm以下。b、焊接速度快。激光焊接的焊接速度要比电阻点焊快得多。例如6s的时间,激光焊可以焊1m长的焊缝。而电阻点焊只能焊1个点。c、激光焊的接头是连续的,自然就不会像电阻点焊接头那样存在漏水的问题,因此可以省去涂密封胶的工艺。d、激光焊接头的变形小,有利于减小金属覆盖件之间的段差,提高车身精度,同时对于不同强度钢板的拼接也有好处。
由此可见,激光焊接在焊接质量,焊接成本,焊接效益都远胜传统的电阻焊,其应用范围也相当广泛,是未来焊接加工的必备配置,目前缺点就是购买成本较高。
4、强度对比
前面说过,激光焊接的接头是连续,电阻点焊的接头是一排略微下凹的离散圆点。激光焊和电阻点焊强度如何呢?
激光焊的焊缝金属是经过快速凝固获得的,其晶粒(金属的基本组成单元,可以理解为金属的细胞)更加细小,有利于提高焊缝金属的强度,因此激光焊焊缝金属的强度要比电阻点焊焊缝金属的强度高一点。同时激光焊是连续焊缝,电阻点焊是离散圆点,所以对于相同长度的焊接接头而言,激光焊的强度肯定要高于电阻点焊。
但是对于车体焊接,经实验和焊接参数优化后,电阻点焊接头的强度是高于金属母材,车体的最薄弱环节在于母材上的焊接热影响区,也就是激光焊和电阻点焊的接头强度都大于母材热影响区,一旦车身受到强烈的外力时,绝大多数情况下都是金属母材发生破坏,而不是焊接接头。所以比较激光焊接的车身和电阻点焊的车身强度没有意义。
从以上对比来看,激光焊接的应用范围会越来越广,但总体上电阻点焊和激光焊仍然会是汽车制造中最常用的两种焊接方法。