汽车座椅激光焊接工艺研究阐述

汽车座椅激光焊接工艺研究阐述

杨玉鸽

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摘要：由于激光焊接技术越来越成熟，其应用方式也更简单，成本也更低了。故而，激光焊接技术的应用价值得到了充分的展现。而在以前只有汽车整车厂的部分岗位需要应用激光焊接技术，但是现在众多汽车零部件厂都极为依赖该项技术。就当前的汽车零部件生产情况来看，激光焊接技术已成为不可或缺的一部分。应用该项技术能极大地提高汽车零部件的生产质量和效率。而就实际应用来看，激光焊接技术在汽车座椅骨架上的作用主要体现在这两点：第一，取代传统的电阻点焊工艺，改为应用激光搭接焊；第二，不再应用传统弧焊工艺，而去选择激光角焊接。就当前激光焊接技术应用情况来看，激光焊接技术无疑有着很多传统焊接工艺所不具备的优势。具体来说，就是指质量方面的提升、更好的精度以及变形程度更小。而这极为符合当前汽车工业生产需求，是支持汽车工业柔性、模块化生产方式的基础。因此，激光焊接技术在汽车零部件生产方面有着很高的评价。

关键词：激光焊接；工艺；汽车工业；汽车座椅

引言

由于汽车行业的发展越来越快，汽车座椅的生产水平和质量也有了很大提升。因此，人们对汽车座椅的安全性以及舒适度也有了更高的标准。除此之外，座椅的调节也会在一定程度上改变乘客的舒适度。因此，座椅的调节性要好，要能满足多数乘客的需要。而在过去，受技术的限制，汽车座椅生产时，常选用选择点焊或是弧焊技术。但是，点焊技术有着明显的缺点，主要体现在更容易导致零部件发生变形。因此，点焊的预留空间很大，且焊接速度会慢。这当然不符合现在的发展需要。因此，现代汽车工业的焊接技术多选择应用激光焊接技术。激光焊接技术不但速度快，还会降低变形的程度，同时能有效保证零部件的精确度。所以，就当前发展趋势来看，采用激光焊接技术是最有利于当前汽车生产行业发展。

1激光焊接的原理

激光焊接的应用原理主要是指借助激光技术实现能源焊接。具体来说，就是借助光学振荡设备或是电能、化学能等原始能量来实现对固态、液体、气态等介质的状态改变。而激光束具有高密度的特性，其波长也很集中，所产生的差异角也很小。故而能在接触的一瞬间使得介质发生改变。通常来说，激光束的功率同金属表面是否会因此产生汽化反应有很大的关联。若金属的密度大，那么当激光束的照射其表面时，会迅速升温，且会在极短的时间内到达沸点并发生汽化。不过金属蒸汽在其速度快到一定程度时，就能够离开金属熔点池表面，那么金属的熔化将会变得更为艰难。首先，金属会呈现凹陷的状态，并会出现小凹坑。而伴随着温度越来越高，金属表面的凹陷处会慢慢演变为一个细长的孔洞。而只要把握好激光束的移动方位，孔附近的金属在融化后会流向后方而不流向孔洞内部。随着时间推移，孔洞会慢慢凝固成焊缝。而焊缝的深浅，多受激光功率影响。激光功率越低，熔深就越浅些，其宽度也会更小。而焊接熔深具体指的是焊接接头横截面上，母材或焊道焊缝的具体深度。激光功率的密度越高，那么最终所形成的熔深也会更深，其宽度也会有变大。而这也是形成穿透性焊缝的常用方法。因此，当前现代汽车零部件生产多选择激光焊接技术。自然，汽车座椅的零部件生产的传统焊接工艺也逐渐被激光焊接技术所替换。

2激光焊接的特点和优势

2.1激光焊接的基本特征

一般来说，激光焊接的工件变形程度很轻，其连接间隙会很小，需借助仪器才能发现。同时 激光焊接的深度和宽度都要远胜过去长期应用的焊接技术。而只需要做好监测激光焊接并控制其质量，就可以实现通过应用激光技术来达到焊接所需质量。而激光技术所关联的技术很多，其中最重要的有电感、电容、声波、光电等各种传感器。然后，还需要借助计算机来处理各种数据，并展开下一步。总的来说，就是指必须就不太属性和需求的焊接对象来考虑实际焊接方案，要尽可能做好焊缝跟踪、缺陷检测、焊缝质量监测等工作。此外，还需要根据所监测到的数据来实时调整焊接参数。而就激光焊接应用实际来说，光束焦点是影响焊接质量的关键点。可以说，在激光功率和焊接速度不变的前提下，焦点的位置能直接影响到熔深和焊接形状。因此，在应用激光焊接技术时，都会极为重视对焦点位置的控制，会尽可能保证其稳定 方式还会借助其他设计或技术来提高其稳定性。

2.2激光焊接的优势

2.2.1激光焊接相对普通焊接的优势

就现用的焊接工艺技术水平来看，激光焊接有着更多的优势。其一，激光焊接效率更高，其速度最快可有20m/min；其二，激光束光斑小。而这则表示在实际应用中，其功率密度会相对集中，加热范围也会很小，那么焊接的速度自然就快了。此外，激光焊接是非接触性的。所以，应用这项技术所残余应力会降低到一定水平。同时，焊接所导致的变形程度也会更轻。从这一方面来说，焊接的质量是有了不小的提升；其三，焊接强度很高，远远优于现行焊接方法。并且，应用激光焊接，虽然会因为吸收了部分而发生变形，但是其变形程度轻;其四，则是缩小要使用焊接范围的边缘，以减少搭接的宽度同时也能够提高焊接时所要用到的零件，所以，对于其他的焊接材料要合理的进行节约，不能轻易浪费。不断提高和完善内部设计系统，对于汽车相关的座椅设计部分，可以更好的进行升级加强其柔性和舒适程度。其五，则是对激光束易的聚焦，其作用原理一般是利用反射镜和光纤等其他不同工具组合而来改变原有光的走向趋势，一般来说，激光束的光束可达性是非常强的，同时，利用激光束易的聚焦焊接比其他的焊接形式更具备的优势是可以不进行直接接触，所作用的零部件就能够自然的完成焊接工作;其六，就是使用激光焊接而进行的实际操作时，因可以不接触而有效的提高零部件的使用寿命。不仅可以有效的节约其在成本上的浪费，对于焊接效率的提升也有很大的促进作用。其七，对于激光焊接的熔池净化功能，其作用原理能够很好的净化焊缝金属。使其杂质减少从而进一步提升整个工程的焊接质量。

2.2.2汽车座椅激光焊接的优势

关于激光焊接工艺，一般都被作用于汽车座椅的第二排靠背工作，而制作这项工作的传统焊接工艺全部聚集于金属板材的方向，这也让背板加强梁焊接之后能够合理的承受住18kN外力的冲撞实验。更好的服务于人们。另外，其激光焊接的结构强度也要比老式的焊接结构强度大。

3汽车座椅激光焊接工作站的组成

3.1安全房

关于安全房，通常跟普通的焊接工作站外观差不多，建立安全房的使用能够更好的保护环境减少污染也让焊接的工作环境变得更为安全可靠。

3.2激光器

关于激光器的种类现在市面上运用的激光器一般来说有两种类型:第一种称为固体激光器，第二种为气体激光器。就各项数据和调查显示其气体的综合输出光束质量和功率比其固体激光器的优势更明显。与此同时，一些大功率固体激光器在国外已经取得了较大程度的研制和发展，其研制功率最大可达到SkW，同时很快的投进入了相关市场。而固体激光焊接的优势是可以有效的加快金属表面的吸收，去除其他杂质而且还可以利用光纤来进行传输，让导光系统变得更为简单。

3.3光导和聚焦系统

现在光导与聚焦系统的重要组成部分是由圆偏振镜、反射镜等组合而成，并且，这些部分的组成与激光焊接质量的好坏有着不可分割的作用。若承受的激光功率偏高，那么就有一定概率发生光学部件缓慢劣化的情况，并有极小概率导致激光束应用效果大大折扣。不仅如此，有的光学部件的外表受到污染之后，会让在传输中的能源损耗较大使得最终聚焦距离产生变化焊接的质量也会大大折扣。因此，要做好各项焊接过程的有关工作，比生日日常的维修和工作中的监测等，才能有效保证其焊接质量。

3.4焊接机器人

关于焊接工作中的机器人，其机器人的作用原理是运用光束和各工件组合的相对运动方式，以应对各项精准的激光焊接工作。一般的焊接机器人有6个自由度，也就更方便了其对多个角度的使用。焊接机器人是因为作用于激光熔焊、激光-MIG的复合焊接技术等并且运用不同的焊接接头形式来正常运作，因此，装配精度要求高的对其焊接接头的要求也不同。另外，关于搭接焊缝的激光，其熔焊和角焊缝的激光钎焊能够被用于一般的焊接机器人身上。

3.5焊接夹具

关于器具的焊接夹具，合理利用好焊接夹具能够更好的连接座椅各部件使用，其使用位置也变得更为精准，不但能够让焊接部件不发生变形，也能起到预防的作用。一般来说，焊接的模式模块越大，其表现的强度也就越大，也因为作用焊枪本身就已经具备了可达性的特性，就会使得一些局部定位出现问题，严重的还会使得焊接之后无法掌控其形状样式。但是，激光焊接夹具的预留问题一般是不作考虑的，因为其有很大的焊接空间，能够很好的应对老式焊接方法出现的问题，而激光焊接的优势也在此显示出来了。

3.6控制系统

关于激光焊接的控制系统一般由视频监视系统、机器人焊缝自动跟踪系统和矫正系统、等几部分组成。当我们使用不同的激光焊接办法时，其具体对应的控制系统的组成部分也会有相同的一部分也就是共通性。而对于激光熔焊的使用操作来说，其本身是不需要依靠如焊缝自动跟踪系统，运行轨迹矫正等系统的。激光熔焊的作用系统都是采用PLC控制并且在悬臂上的外置触摸屏上进行机器运作的操作步骤，具有良好的人机交互性能。

3.7监控系统

激光焊接工艺的价值无疑是值得肯定的，所以激光焊接技术应用监控系统运行这方面就必须得到充分重视。在这个研究过程之中，最需要值得注意的就是关于激光焊接对整个监测与控制过程的内容。监控系统又是由摄像头、显示器和控制系统等其他部分所组合而成。利用场地内的高速工作摄像机对内外围进行显示器的接触来实现对机器人的控制活动，并且可以进一步监控住整个工程激光焊接项目。

3.8辅助系统

关于激光焊接工作站的辅助系统，一般由排尘装置、PFO固定台和编程工作台组成。

结束语

总而言之，现代创新激光焊接工艺的制造，已经能够完全替换原来老式的点焊、弧焊等工艺了，这一次创新的改变，也让汽车座椅的全部零件相关的焊接工艺获得了非常大的创新，同时也提升了相关焊接工作的效率问题。现如今的激光焊接工艺全自动化的发展也越来越深入，相信在不远的未来之后的激光焊接技术可以更上一层楼更加方便日常运作。

参考文献

[1]王琼. 面向新能源汽车的座椅结构设计[J]. 汽车与新动力,2022,5(06):24-26.

[2]刘聪,魏孟媛,葛兰,薛文良. 汽车内饰用座椅面料产品标准的对比分析[J]. 产业用纺织品,2022,40(12):36-40.

[3]龚乘龙,莫德云. 汽车座椅泵电机的噪声分析与优化[J]. 微特电机,2022,50(12):21-26.

[4]苗博,李兰,何海斌,周进平,侯小祥. 商用车座椅舒适性改善研究[J]. 装备维修技术,2022,(06):45-50.

[5]李鑫,宣子旺,张雍斌,李国建,路林吉. 基于嵌入式系统软硬件自动化的汽车电动座椅位置调节控制系统设计[J]. 机器人技术与应用,2022,(06):39-42.

[6]杨雨圣,张言. 汽车座椅按摩声品质问题及优化方法[J]. 农业装备与车辆工程,2022,60(11):153-158.

[7]刘洋,邹天下,梁振业,钱朕,李大永,肖华,石磊,周国伟. 电动汽车座椅横梁辊冲成形仿真与试验研究[J]. 锻压技术,2022,47(09):51-57.

[8]徐浩. 汽车座椅的功能及其发展趋势[J]. 汽车实用技术,2022,47(17):196-199.