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摘 要：本文主要对汽车使用钢的方向进行确定，让汽车车身结构使用高强度镀锌钢板的技术得到了应用。对焊接中容易产生的问题进行分析，研究出了适合汽车焊工的工艺，希望可以带动汽车行业的发展。
关键词：汽车车身；高强度镀锌钢板；激光搭接焊工艺
镀锌钢板材质构建下的激光搭接焊工艺是一项技术的新突破，进行施工的时候，必须保证具有防腐性、力学性能和外形美观性。但是经过人们多年的研究，焊缝问题仍是现今必须解决的问题。
一、激光搭接焊工工艺
汽车的发展方向是低耗油、安全、耐气候，所以进行汽车工艺的时候，必须减轻汽车的重量，提高材料的强度，从耐腐蚀、耐大气等方向进行研究。相关研究发现，在汽车钢板厚度减少0.5毫米的时候，汽车自身的重量就减轻20%左右。对于汽车车重减轻的研究方向，应该从减少钢板的厚度开始，进一步提升钢板的化学性能。
美国和加拿大国家早在2000年时，就开始对汽车车重的减轻制定了五年的研究计划。他们使用的汽车材料主要是DP钢和TRIP钢，利用焊接性和冲压性进行车重减轻技术的研究。经过研究，钢板的厚度成功减少了0.7到1毫米。为了保证汽车具有良好的防腐性，这些钢板材料通常使用热镀锌钢板和镀锌热钢板制造。但是进行镀锌后，会对汽车的焊接性产生严重影响，导致汽车生产中使用的电阻工艺不能得到保证，影响了焊接的质量。产生此种现象的主要原因是锌可以通过铜电极对电极造成损坏；焊缝中的锌还会因为蒸发产生金属飞溅现象，一定程度上影响了焊缝性能的稳定。经过对接头焊接拼焊技术的研究发现，激光焊的热区域受到的影响较小，可以提高焊缝性能，还可以减少开裂现象。所以，高强度镀锌钢板激光拼焊技术在汽车的车门等零件的焊接和冲压得到了应用。激光拼焊技术对车身装备质量要求特别高，很多车辆的车身结构始终采用塔接结构。当激光焊接进行高强度镀锌钢板塔接焊缝的时候，由于激光具有很高的加热速度，很容易导致板缝贴合面的接缝层迅速蒸发，在大气压力的作用下，一旦上板形成融化，高压力的锌蒸汽就会迸发，容易造成金属飞溅、焊接外观质量差等特点。
为了解决解决高强度镀锌钢板塔接产生的金属飞溅现象，在施工的時候，可以利用下面几种技术进行施工：
第一，机械装备法。进行塔接接头装备的时候，可以给焊接的部位垫片和筋，让焊接部位留有0.1到0.2毫米的缝隙，使蒸汽从缝隙处逸出。但是此种方法只能应用于厚板。
第二，Keyhole焊接法。利用Keyhole焊接法，让蒸汽可以从Keyhole缝隙逸出，但是如果蒸汽产生的压力较大，经常会将锌旁边的金属液体带走，容易让焊缝出现孔隙。
第三，使用双束激光焊接工艺，利用低功率的激光将板缝隙处的镀锌层蒸发逸出，保证上板不出现融化现象。然后利用大功率光束进行焊接。但是在板缝的贴合面，几乎没有缝隙，镀锌层发生融化和蒸发的时候，不能逸出在板缝后面，只是发生了简答的移动，在大功率激光束的作用下，会产生二次蒸发，发生金属飞溅现象。
第四，在铝箔中间层加入夹层。铝的熔点为660摄氏度，在锌熔点的907摄氏度以下。铝的沸点是2450摄氏度，所以，当铝发生融化时，锌就不可能发生蒸发现象，进一步形成铝锌合金液体。在合金沸点大于1500摄氏度的时候，可以防止金属飞溅。但是此种工艺的缺点是导致接头机械的性能下降。所以，目前为止，高强度镀锌钢板激光塔接焊产生的金属飞溅问题依然不能得到有效解决。目前最常使用的处理金属飞溅问题只能通过刮除镀锌层得以解决。镀锌层在刮除之后，会对汽车的防腐性能产生影响。本文在保证焊缝具有耐腐蚀、力学性能完整和外观的条件下，对高强度镀锌钢板激光塔接焊技术进行研究。
二、操作过程
本次试验采用功率为4kw，波长为10.6微米，输出模式为TEM00，焦距在150毫米焦斑直径是0.2到0.3毫米的二氧化碳激光器。钢板采用厚度是1毫米的DP600钢板。高低激光束都是利用焊接的方式实现，第一次作用的目的是让中间夹层的铝和锌融化，形成合金，第二次利用合适功率的激光束进行焊接，按照工程要求，合理的处理焊缝深度。
三、实验结果
利用表1的参数合理进展实验，对实验分析后发现，在单束激光与双束激光的作用下， 金属的飞溅失真重和夹板层的厚度关系如图1所示。
当中间没有铝夹层的时候，两种激光焊接方法的接头和拉剪力都降低了，主要由于飞溅和孔洞，让承载面积得到了减少。
四、铝中间夹层的作用
铝中间夹层的主要是利用激光的加热作用，让铝和锌实现融合，可以防止锌的蒸发，减少飞溅和气孔的产生。此时合金铝大于等于38.4%。一般情况下，镀锌层的厚度是10微米，根据铝箔的计算工程可以计算出铝箔的厚度是：
发生融化的时候，铁会进入到铝锌合金当中，所以，实际上铝箔的厚度比26.5小。在低功率的作用下，两个板铁之间的组织就会形成良好的锌-铝-铁合金。锌的原子百分比为60%到63%，铝和铁的原则分子比可以占到37%，和钢板距离较近的很大一部分铝都会和铁形成金属化合物。因为化合物的沸点在1500摄氏度之上，进行高功率激光焊接的时候，不会造成锌的蒸发，可以让焊接的强度得到最高，拉伸剪力最大。
五、双激光的作用
双激光具有很高的速度，当加热1毫米的薄板时，两板的贴面稳定可以上升到1500摄氏度，在如此短的时间内，锌会快速的发生蒸发作用。在铝液体的作用下，锌蒸汽会被压在焊缝里面，防止金属的飞溅。使用双激光还可以保证焊缝外部整洁，降低焊缝中的铝含量，进一步增加焊接头的拉剪负荷。
结束语
本文主要从美国和加拿大两国研究的激光搭接焊工工艺进行分析，对工程存在的缺陷做了详细说明。然后从本次研究的方向、方法、过程、结果进行探索。经过分析发现，使用此种技术可以有效避免金属飞溅现象，有很好的研究价值。
参考文献
[1] 伍强.汽车用高强度镀锌钢的二氧化碳激光焊接研究[J].湖南大学，2010，（3）.
[2] 吴平.铝合金—镀锌钢激光熔钎焊数值模拟及工艺参数优[J].湖南大学，2014，（6）.
[3] 许瑞麟；朱品朝；于成哉.汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J].电焊机，2014，（5）.
关键词：汽车车身；高强度镀锌钢板；激光搭接焊工艺
镀锌钢板材质构建下的激光搭接焊工艺是一项技术的新突破，进行施工的时候，必须保证具有防腐性、力学性能和外形美观性。但是经过人们多年的研究，焊缝问题仍是现今必须解决的问题。
一、激光搭接焊工工艺
汽车的发展方向是低耗油、安全、耐气候，所以进行汽车工艺的时候，必须减轻汽车的重量，提高材料的强度，从耐腐蚀、耐大气等方向进行研究。相关研究发现，在汽车钢板厚度减少0.5毫米的时候，汽车自身的重量就减轻20%左右。对于汽车车重减轻的研究方向，应该从减少钢板的厚度开始，进一步提升钢板的化学性能。
美国和加拿大国家早在2000年时，就开始对汽车车重的减轻制定了五年的研究计划。他们使用的汽车材料主要是DP钢和TRIP钢，利用焊接性和冲压性进行车重减轻技术的研究。经过研究，钢板的厚度成功减少了0.7到1毫米。为了保证汽车具有良好的防腐性，这些钢板材料通常使用热镀锌钢板和镀锌热钢板制造。但是进行镀锌后，会对汽车的焊接性产生严重影响，导致汽车生产中使用的电阻工艺不能得到保证，影响了焊接的质量。产生此种现象的主要原因是锌可以通过铜电极对电极造成损坏；焊缝中的锌还会因为蒸发产生金属飞溅现象，一定程度上影响了焊缝性能的稳定。经过对接头焊接拼焊技术的研究发现，激光焊的热区域受到的影响较小，可以提高焊缝性能，还可以减少开裂现象。所以，高强度镀锌钢板激光拼焊技术在汽车的车门等零件的焊接和冲压得到了应用。激光拼焊技术对车身装备质量要求特别高，很多车辆的车身结构始终采用塔接结构。当激光焊接进行高强度镀锌钢板塔接焊缝的时候，由于激光具有很高的加热速度，很容易导致板缝贴合面的接缝层迅速蒸发，在大气压力的作用下，一旦上板形成融化，高压力的锌蒸汽就会迸发，容易造成金属飞溅、焊接外观质量差等特点。
为了解决解决高强度镀锌钢板塔接产生的金属飞溅现象，在施工的時候，可以利用下面几种技术进行施工：
第一，机械装备法。进行塔接接头装备的时候，可以给焊接的部位垫片和筋，让焊接部位留有0.1到0.2毫米的缝隙，使蒸汽从缝隙处逸出。但是此种方法只能应用于厚板。
第二，Keyhole焊接法。利用Keyhole焊接法，让蒸汽可以从Keyhole缝隙逸出，但是如果蒸汽产生的压力较大，经常会将锌旁边的金属液体带走，容易让焊缝出现孔隙。
第三，使用双束激光焊接工艺，利用低功率的激光将板缝隙处的镀锌层蒸发逸出，保证上板不出现融化现象。然后利用大功率光束进行焊接。但是在板缝的贴合面，几乎没有缝隙，镀锌层发生融化和蒸发的时候，不能逸出在板缝后面，只是发生了简答的移动，在大功率激光束的作用下，会产生二次蒸发，发生金属飞溅现象。
第四，在铝箔中间层加入夹层。铝的熔点为660摄氏度，在锌熔点的907摄氏度以下。铝的沸点是2450摄氏度，所以，当铝发生融化时，锌就不可能发生蒸发现象，进一步形成铝锌合金液体。在合金沸点大于1500摄氏度的时候，可以防止金属飞溅。但是此种工艺的缺点是导致接头机械的性能下降。所以，目前为止，高强度镀锌钢板激光塔接焊产生的金属飞溅问题依然不能得到有效解决。目前最常使用的处理金属飞溅问题只能通过刮除镀锌层得以解决。镀锌层在刮除之后，会对汽车的防腐性能产生影响。本文在保证焊缝具有耐腐蚀、力学性能完整和外观的条件下，对高强度镀锌钢板激光塔接焊技术进行研究。
二、操作过程
本次试验采用功率为4kw，波长为10.6微米，输出模式为TEM00，焦距在150毫米焦斑直径是0.2到0.3毫米的二氧化碳激光器。钢板采用厚度是1毫米的DP600钢板。高低激光束都是利用焊接的方式实现，第一次作用的目的是让中间夹层的铝和锌融化，形成合金，第二次利用合适功率的激光束进行焊接，按照工程要求，合理的处理焊缝深度。
三、实验结果
利用表1的参数合理进展实验，对实验分析后发现，在单束激光与双束激光的作用下， 金属的飞溅失真重和夹板层的厚度关系如图1所示。
当中间没有铝夹层的时候，两种激光焊接方法的接头和拉剪力都降低了，主要由于飞溅和孔洞，让承载面积得到了减少。
四、铝中间夹层的作用
铝中间夹层的主要是利用激光的加热作用，让铝和锌实现融合，可以防止锌的蒸发，减少飞溅和气孔的产生。此时合金铝大于等于38.4%。一般情况下，镀锌层的厚度是10微米，根据铝箔的计算工程可以计算出铝箔的厚度是：
发生融化的时候，铁会进入到铝锌合金当中，所以，实际上铝箔的厚度比26.5小。在低功率的作用下，两个板铁之间的组织就会形成良好的锌-铝-铁合金。锌的原子百分比为60%到63%，铝和铁的原则分子比可以占到37%，和钢板距离较近的很大一部分铝都会和铁形成金属化合物。因为化合物的沸点在1500摄氏度之上，进行高功率激光焊接的时候，不会造成锌的蒸发，可以让焊接的强度得到最高，拉伸剪力最大。
五、双激光的作用
双激光具有很高的速度，当加热1毫米的薄板时，两板的贴面稳定可以上升到1500摄氏度，在如此短的时间内，锌会快速的发生蒸发作用。在铝液体的作用下，锌蒸汽会被压在焊缝里面，防止金属的飞溅。使用双激光还可以保证焊缝外部整洁，降低焊缝中的铝含量，进一步增加焊接头的拉剪负荷。
结束语
本文主要从美国和加拿大两国研究的激光搭接焊工工艺进行分析，对工程存在的缺陷做了详细说明。然后从本次研究的方向、方法、过程、结果进行探索。经过分析发现，使用此种技术可以有效避免金属飞溅现象，有很好的研究价值。
参考文献
[1] 伍强.汽车用高强度镀锌钢的二氧化碳激光焊接研究[J].湖南大学，2010，（3）.
[2] 吴平.铝合金—镀锌钢激光熔钎焊数值模拟及工艺参数优[J].湖南大学，2014，（6）.
[3] 许瑞麟；朱品朝；于成哉.汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J].电焊机，2014，（5）.