關(guān)鍵機(jī)制:“匙孔效應(yīng)” 的熔合
激光焊能形成獨(dú)特的 “匙孔效應(yīng)”,這是它速度快的另一大關(guān)鍵。
高能量激光束照射金屬表面時(shí),金屬瞬間汽化,形成一個(gè)微小的 “孔”(匙孔)。
激光束可以直接穿過(guò)這個(gè)孔,深入工件內(nèi)部,同時(shí)熔化孔壁的金屬。
隨著焊槍移動(dòng),熔化的金屬在后方快速凝固,形成焊縫。整個(gè)過(guò)程相當(dāng)于 “激光直接在金屬上‘鉆’著走”,無(wú)需像氣體保護(hù)焊那樣靠電弧逐步鋪展熔池。
氣體保護(hù)焊沒(méi)有 “匙孔”,只能靠電弧在金屬表面形成一個(gè)寬而淺的熔池,必須慢速移動(dòng)才能讓熔池充分融合,否則容易出現(xiàn)未焊透或焊縫不連續(xù)的問(wèn)題。
氣體保護(hù)焊:汽車(chē) “骨架” 的核心焊接工藝
氣體保護(hù)焊(以 CO?焊、MAG 焊為主)的優(yōu)勢(shì)是成本低、適應(yīng)厚板焊接,因此主要用于汽車(chē) “承力結(jié)構(gòu)件”,確保車(chē)身整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
車(chē)身底盤(pán):車(chē)架縱梁、橫梁、懸掛支座等厚壁鋼件(厚度 5-15mm)的連接,需承受行駛中的沖擊和載荷,氣體保護(hù)焊能保證焊縫強(qiáng)度,且成本可控。
車(chē)身骨架:車(chē)門(mén)框架、A/B/C 柱、車(chē)頂橫梁等支撐部件(厚度 3-8mm)的拼接,常用混合氣體(氬氣 + 二氧化碳)保護(hù)焊,減少焊縫氣孔、夾渣,平衡強(qiáng)度與成型性。
動(dòng)力總成周邊:發(fā)動(dòng)機(jī)支架、變速箱殼體與車(chē)身的連接部位,以及排氣管中段(厚度 4-10mm)的焊接,適應(yīng)中等厚度金屬的連接,且能應(yīng)對(duì)一定的高溫工況。
商用車(chē)領(lǐng)域:卡車(chē)、客車(chē)的車(chē)架大梁(厚度 10-20mm)焊接,多采用多道氣體保護(hù)焊,滿足重載場(chǎng)景下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需求。
從焊縫成型、強(qiáng)度、變形等關(guān)鍵維度來(lái)看,兩者差異顯著,以下為具體對(duì)比:
質(zhì)量指標(biāo) 氣體保護(hù)焊(CO?/MAG 焊) 激光焊(光纖激光)
焊縫成型 焊縫寬度較寬(通常 3-8mm),表面可能有輕微波紋,需后續(xù)打磨。 焊縫窄而深(寬 1-3mm),表面平整光滑,成型美觀,無(wú)需或少打磨。
熱影響區(qū)(HAZ) 熱影響區(qū)大(通常 5-15mm),區(qū)域內(nèi)金屬組織易軟化或硬化。 熱影響區(qū)極?。ㄍǔ?0.1-2mm),對(duì)母材性能影響微弱。
焊接變形 熱輸入高,工件易出現(xiàn)翹曲、變形,厚板焊接需預(yù)熱或焊后矯正。 熱輸入低,變形量?jī)H為氣體保護(hù)焊的 1/5-1/10,基本無(wú)需矯正。
焊縫強(qiáng)度 強(qiáng)度達(dá)標(biāo)(如低碳鋼焊縫抗拉強(qiáng)度≥母材 90%),但接頭韌性受熱影響區(qū)影響較大。 強(qiáng)度更高(抗拉強(qiáng)度接近或等于母材),韌性好,因熱影響區(qū)小,接頭整體性能更均勻。
缺陷率 易出現(xiàn)氣孔、夾渣、未熔合等缺陷,需嚴(yán)格控制氣體純度和操作手法。 缺陷率低,只要參數(shù)匹配,極少出現(xiàn)氣孔、夾渣,適合密封件焊接(如電池包)
熱源特性決定熱影響區(qū)大小激光焊能量密度(10?-10? W/cm2),能快速熔化金屬并快速冷卻,僅作用于極小區(qū)域,因此熱影響區(qū)小、變形??;氣體保護(hù)焊能量密度低(103-10? W/cm2),加熱范圍廣、冷卻慢,必然導(dǎo)致熱影響區(qū)擴(kuò)大,變形風(fēng)險(xiǎn)增加。
