激光钎焊技术在上海大众汽车有限公司已经应用了8年。同时，该项技术质量缺陷的成因和影响因素也受到了许多技术人员的关注。为了达到使用激光钎焊时的质量要求，需要调整加工过程的每一个环节，非常仔细地操作。上海大众汽车有限公司于1998年在帕萨特-B5项目中首次从德国引进激光焊接技术，随后在2001年POLO紧凑型车项目和2004年途安-MPV轿车项目中广泛应用。激光钎焊作为激光焊接技术的一种，在这三种车型上也有应用。从帕萨特-B5的后盖到POLO的车顶，再到途安-MPV的全身覆盖，激光钎焊的长度越来越大。然而，在上海大众的实际应用中，激光钎焊质量缺陷的产生原因和影响因素一直为众多技术人员所关注。根据近年来许多激光钎焊技术实际用户的经验，综合分析了激光钎焊质量的影响因素和缺陷产生的原因。影响激光钎焊质量的因素为了实现“激光焊接”的过程，需要多个参数共同作用。与其他加工方法相比，激光钎焊中各影响参数的公差范围很小。如此严格的要求不仅是由激光钎焊本身的加工要求决定的，如热影响区小、钎焊速度高等，还因为它是复杂的三维焊缝加工，对表面质量要求高。从图1中，我们发现一些最重要的影响参数，包括激光设备特有的参数：激光功率、焦点位置、焦点尺寸、加工速度；钎焊丝特殊参数：钎焊丝进给速度、钎焊丝预热电流、攻角、焊丝预应力；几何参数：焊接板之间的间隙、要求的焊缝截面和表面质量；其他影响：焊接板材、保护气体、机器人导向精度。图1激光钎焊的焊接过程。焊片材料的影响聚焦在工件上的激光能量只有一小部分被焊片材料吸收，大部分被反射掉。激光波长与不同板材吸收率之间的关系如图2所示(给出的曲线图是在室温下获得的)。固体激光器产生的激光波吸收率，钢约35%，铜约4%。这就解释了为什么需要用电流预热钢铁材料。随着温度的升高，吸收率也升高。图2室温下材料对不同波长激光的吸收率。2.冲角在焊丝和电流回路通过的部件之间的过渡处形成电阻，并且用于加热焊丝的热量由该电阻产生。在焊丝被激光熔化之前，它必须与零件接触，所以在移动到激光焦点之前，焊丝已经接触到工件。在这个位置，激光能量不足以熔化焊丝，然后焊丝沿着钎焊缝被输送到焦点，在那里被熔化。从而保证焊丝始终与焦点中心保持接触。为了弯曲焊丝，需要在所有焊接位置保持大的攻角。大于40的攻角已被证明是可靠的。3.钎焊丝预热电流。如果激光钎焊时出现飞溅，说明加热电流已经达到最高极限，焊丝熔化过早。如果焊缝质量差，说明加热电流在下限范围内，也就是说焊缝表面越来越粗糙。原则上，在加工过程中应尽可能使用大电流。4.聚焦的激光能量必须通过聚焦的方式聚焦在加工点上，这样一部分激光能量被钎焊丝吸收，一部分激光能量被工件吸收。经验表明，焦点中约50%的能量用于加热周围区域。此外，还应考虑最大加工间隙尺寸。焦点直径过小时，焊缝泛红，表面很不平整，有强烈的飞溅倾向，工件背面看不到焊缝的始痕。过多的激光能量集中在焊丝上，使焊料过热。
同时工件侧面受热不够，焊料不易流入工件缝隙。5.焊接速度除上述因素外，激光钎焊过程还受到焊接镜组移动速度和焊丝进给速度的影响。因此，所需的焊料量由所需的焊接面积和待加工工件的焊接长度决定，单位时间的焊料供应量由焊丝的进给速度和焊丝的横截面积决定。这些参数值必须与焊接镜组的移动速度相协调，以确保必要的焊料量。在实际使用中，比如POLO车顶钎焊，实现比焊接镜组移动速度更高的送丝速度更符合我们的要求。正因为如此，才会产生少量的多余焊料，降低了焊丝速度不均匀造成气孔的风险，也保证了焊缝所需的截面积。因为激光钎焊的激光能量有限，所以焊接镜组的移动速度也有限。当速度较高时，机器人相对于理论轨迹的运行偏差会变大。它运行得越快，加工过程对外部干扰的敏感性就越大。6.其他因为钎焊焦点与焊丝直径和焊缝宽度相比相对较小，所以设备中各部件的精度至关重要。具体包括夹紧机构的重复精度、机器人的导向精度、机器人部件安装点的精度以及各个部件的公差，这些都是要考虑的。激光钎焊缺陷的类型和原因由于激光钎焊工艺的复杂性和诸多影响因素，当加工质量下降时，在大多数情况下，不能用一个原因来解释，而通常把加工路径的起点和终点作为最关键的部分。为了满足使用激光钎焊时的质量要求，必须仔细操作调整加工工艺的每一步。1.根据焊接缺陷区域的大小进行分类。在实际生产中，
缺陷影响区域大小可以分成不同种类：（1）持续性缺陷：它存在于整个激光钎焊加工过程中。对此，并不是说整段的焊缝都有缺陷，而是缺陷以不为人知的规律重复出现在焊缝中。
（2）局部缺陷：局部缺陷重复出现在同一个焊缝位置，它的影响范围有限。
（3）易发生问题的区域：焊缝的某些区域，如焊缝开头和焊缝结尾同样还有板材上的斜面区域，都是特别容易出现问题的区域。
2. 按缺陷表面特征分类
（1）微小气孔：当气孔的直径小于0.2mm时，就是微小气孔。
（2）气孔：正常气孔（比微小气孔大）的直径最大不超过1.0mm。
（3）空洞/焊缝中断：如果气孔的直径大于1.0mm，就被称为空洞。 （4）熔焊型焊缝：在焊缝中没有焊料，焊缝的样子就像是激光熔焊焊缝。
（5）低劣的焊料连接：钎焊丝未在加工件的侧面连接起来。在焊缝连接的位置处，焊缝看起来“散成一缕缕地”。
（6）焊料的单面连接：焊料只与一个侧面连接了起来。
（7）香肠现象：加工件没有连接起来，在焊缝处焊料笔直地伸展堆积。
（8）焊缝不规则：焊缝塌陷或凸起。
（9）鳞状堆积：焊缝表面不光滑，显得很粗糙。
（10）焊缝开头/焊缝结尾：在加工件的边缘会出现焊缝填充不足或过剩的现象，或者是在轨迹上发现有未熔化的焊丝残余。
3. 质量缺陷造成的原因
（1）错误的工作距离：TCP（工具坐标点）错了或是程序编制有错误。
（2）焦点侧面的位置错了：或者是TCP垂直于光束轴方向的位置错了，或者是程序编制有错误。
（3）钎焊丝校准：焊丝没有穿过焦点中心。
（4）钎焊丝温度：焊丝预热温度错误。
（5）钎焊丝的材料：钎焊丝材料的合金成分改变了。
（6）激光功率：弄脏了的保护玻璃或激光器中老化的弧光灯都会降低激光的功率。
（7）漏气：保护气体流量减少或管路内漏气。
（8）间隙尺寸：部件之间的间隙尺寸在变化。
（9）钎焊丝进给速度：焊丝进给的速度不恒定或者是与焊接镜组的移动速度不相符。
（10）机器人的速度：由程序所给定的进给速度是错误的或者是机器人速度出现波动。
（11）时间的控制：可能是计算时间的问题，激光器和焊丝进给机构的开关点可能与加工过程不相符。
4. 焊接缺陷及形成原因对应表（如表）
表 焊接缺陷成因对照表
在查找焊接质量缺陷原因时，该览表可作为辅助工具，供相关技术人员查阅。 激光钎焊技术已在上海大众汽车有限公司使用了8个年头，我们希望通过本文对激光钎焊的质量缺陷情况进行一个汇总，为今后不断提高质量，改善工艺水平打好扎实的基础，也希望对其他正在使用或将要使用激光钎焊技术的同行提供一个参考的依据。
