2021年全国机械冶金建材行业“互助保障杯”职工技术创新成果展示

超高速智能激光焊技术的研究及其在车身制造的应用

单位:广汽本田汽车有限公司

 项目是由广汽本田汽车有限公司自主创新研发,主要应用于车身制造工艺领域。

本田在十代雅阁上首次应用顶激光焊技术,并选用全新的 CuMnZn此种焊丝在耐腐蚀性方面具有较大改普,但其工艺性能不佳当焊接热输入较低时焊缝表面凹凸不平,焊接热输入较高时焊周围的母材有黑烟附着,影有油漆附着性。此外,当前国内外顶盖激光钎焊焊接速度一不超过75mm/s,而本田43s的生产节拍意味着焊接速度至少达到100mm/s高速焊接会引起熔池流动素乱焊缝表面极易产生鱼鳞纹和驼峰焊道。针对上述问题,本项目性提出通过调整焊缝保护气氛来改变液态金属的表面张力温度梯度系数使得熔池流动方向发生根本性改变,从而改善CuMnZn焊丝的低温流动性,确保采用低热输入进行焊接时焊缝表面依然光滑平整避免了采用大热缩入引起Zn元素大量蒸发而导致的附着问题。同时,研究发现了熔池流动影响因素并进行优化,突破性解决了鱼鳞纹和驼峰焊道技术难题,并自主研发智能化辅助设备,提高了项目品质和生产效率,降低了生产成本。

项目的主要创新点包括:1)研发CuMnZn焊丝低温流动性提升方法,通过增加活性气体的方法提升焊丝的低温流动性,明确激光功率、焊接速度等诸多工艺参数对焊缝性能的影响规律,建立了完善的激光钎焊工艺体系,采用4.6KW激光功率+活性气体的方案进行焊接,焊接表面成型质量显著改善。2)创立熔池流动模型,发现了诸如送丝角度、送丝方向等因素对熔池流动的影响,并对这些因素进行优化,解决了高速焊接时,熔池流动紊乱导致焊接表遍产生的问题。3)设计开发顶盖智能投入和自适应定位、激光头保护镜片洁净度实时监测系统、打磨质量控制与打磨片自动更换系统、照明电路智能控制系统等智能化的设备与工艺

项目自20183月投产上线以来成效显著。激光焊接最高可达110mm/s,相比于国内外当前75mm/s的最高速度提高了47%;品质一次合格率为99.2%,相比国内外95%的最高水平提升4.2%;保护镜片、砂轮片等易耗品的使用寿命也远超国内外最高水平。目前本项目成果已应用于广汽本田雅阁车型的生产,同时推广至广汽本田第一工厂和第四工厂,一次性消减设备投入1.26亿元,每年节省生产成本1699元,三年合集节约成本1.77亿元。