激光焊接由于其固有的焊接強度、對復雜焊縫幾何形狀的適應性以及較低的部件變形,正逐漸進入更多的汽車應用領域。
對于激光焊接,汽車領域采用各種不同的焊接接頭設計,用于搭接接頭和接縫對接接頭。例如,作為高頻感應焊接的替代方法,激光對焊焊接在軋制成型生產線上用于焊接鋼管。由于更小的焊縫熔合面積,更小的變形和更小的熱影響區(HAZ),對接接頭焊縫比搭接接頭焊縫需要的動力更少。對接接頭的配置更具成本效益,但是焊縫的適配性比搭接接頭更難獲得。
當焊合對接接頭結構時,裝配要求的一般指導原則包括焊接最薄片材的厚度為間隙厚度的3-10%,以及最薄片材在厚度方向5-12%的偏移。相反,搭接接頭需要頂層焊接薄板縫隙的5~10%。
激光焊接通常用于先進高強鋼搭接(重疊)接頭,與對接接頭配置相比,使用的參數不同。這種類型的焊接要么是在底部薄板上有50%穿透率的常規焊接,要么是邊緣焊接。焊接方法與低碳鋼的焊接方法相同,但是先進高強鋼所需的夾持力高于低碳鋼。搭接接頭傾向于提高更大的工藝空間,這可以補償先進高強鋼制造過程中的一些困難,包括回彈和零件變形。
為了獲得鍍鋅先進高強鋼良好的激光焊接搭接接頭,建議在薄板之間留下一個小的間隙(01-0.2mm),這與鍍鋅低碳鋼相同。通過這種方式,鋅不會留在熔體中,避免了毛孔和其他缺陷。過大的間隙可能會在焊縫的頂部產生不希望的填充。
最近的研究表明激光焊接鍍鋅板可以在不使用重疊薄板之間的間隙的情況下完成。這是使用雙激光束完成的。第一束用于加熱和蒸發鋅涂層,第二束執行焊接。雙激光束配置使用定制的夾具組合兩個激光聚焦頭。
先進高強鋼牌號的鋼可以采用激光對焊,并且用于生產量身定制的產品(拼接焊管和管材)。先進高強鋼邊緣準備的要求和低碳鋼相似 – 在這兩種情況下,良好的邊緣質量和良好的適應性對于獲得高質量的焊縫至關重要。
如果打算將定制焊接產品進行成型,那么可以使用一般拉伸性測試(例如Erichsen Olsen cup測試)來評估激光焊接的成型性。拉伸強度高達800MPa的先進高強鋼顯示出良好的Erichsen測試值。
先進高強高激光焊接的硬度高于低碳鋼。然而,與低碳鋼相比,當先進高強鋼的焊縫與基體金屬之間的硬度差異僅略高時,Erichsen測試中良好的拉伸比仍然可以實現。如果焊縫的硬度太高,可以使用后退火處理(使用HF設備或第二次激光掃描)來降低硬度并改善焊接的拉伸性能。