圖1 激光螺旋焊原理

       此前，豐田也是使用激光焊接，具體工藝是在點(diǎn)焊之后的點(diǎn)與點(diǎn)之間激光焊形成細(xì)線的方式。焊點(diǎn)之間有由于熱影響區(qū)的問(wèn)題必須間隔一定距離，不然會(huì)導(dǎo)致短路電流太大而失效。若焊點(diǎn)間隔太大，未結(jié)合的面積就會(huì)變大，從而使連接強(qiáng)度降低。

圖2 激光熔焊與激光螺旋焊對(duì)比

        于是，豐田開發(fā)了激光螺旋焊。該工藝是在點(diǎn)焊的焊點(diǎn)之間形成多個(gè)圓形的焊接特征，從外觀來(lái)看，形成的是與點(diǎn)焊相同的直徑約為5mm的圓形焊接點(diǎn)（首次在LS上采用的4mm，后進(jìn)行了工藝改良）。激光飛行焊與激光螺旋焊的外觀對(duì)比如圖3，激光螺旋焊LSW與傳統(tǒng)點(diǎn)焊交叉應(yīng)用的示意如圖3所示。

圖3 激光螺旋焊與傳統(tǒng)點(diǎn)焊配合使用

激光螺旋焊的外觀一面是凹坑（手感像焊點(diǎn)），一面是類似平面（無(wú)手感）。其斷面效果如圖4所示，上方為被連接的板材存在間隙的效果，下方為無(wú)間隙零貼合的效果。

圖4 激光螺旋焊斷面效果

激光螺旋焊LSW通過(guò)在點(diǎn)焊的焊點(diǎn)之間形成多個(gè)圓形焊接點(diǎn)，與形成連續(xù)的線幅1毫米左右焊縫的激光焊接相比，增加了接合面積。由于接合面積增加，因此可抑制車門開口部的變形，車身剛性的提高得以實(shí)現(xiàn)，如圖6是LSW對(duì)性能的提升效果展示。

圖6 激光螺旋焊對(duì)性能的影響

提升剛度是豐田一直采用該工藝的原因之一，從2013年在LS上首次應(yīng)用以來(lái)，就一直強(qiáng)調(diào)LSW對(duì)（門洞止口）剛度的提升作用。圖7為普銳斯的車身環(huán)狀結(jié)構(gòu)示意。

圖7 普銳斯的側(cè)圍與C柱環(huán)狀結(jié)構(gòu)

具體有沒有這么好的效果呢，不扯別的，我們來(lái)看看LSW的具體優(yōu)點(diǎn)：

傳統(tǒng)的激光焊接由于板材間隙問(wèn)題，工藝可適應(yīng)性相對(duì)較差，但采用螺旋焊可以吸收板材未貼合帶來(lái)的配合間隙對(duì)焊接的影響。

圖8 傳統(tǒng)激光焊接的缺陷

激光螺旋焊每一點(diǎn)是0.3-0.8秒，比以往的點(diǎn)焊實(shí)現(xiàn)了更高速接合。由傳統(tǒng)的點(diǎn)焊改為激光螺旋焊，可以使焊接工程減少40%的時(shí)間。圖9為L(zhǎng)SW對(duì)產(chǎn)線和二氧化碳排放量的影響。

圖9 傳統(tǒng)激光焊接的缺陷

傳統(tǒng)點(diǎn)焊會(huì)因?yàn)楹附娱g隔短而產(chǎn)生分流，進(jìn)而導(dǎo)致焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，但是LSW在焊接間距上沒有限制。兩者的間隙對(duì)比情況見圖10。

圖10 傳統(tǒng)點(diǎn)焊與激光螺旋焊間隙對(duì)比

作為激光焊接的特征，一方可達(dá)是可能的，因此接合配置的自由度很高，對(duì)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制較小。如圖11，激光螺旋焊用于車身C柱環(huán)零件的焊接。

圖11 激光螺旋焊用于C柱環(huán)的焊接

與傳統(tǒng)的激光焊接工藝相比，LSW可以有效地熔接3-4片板材。圖12所示為激光螺旋焊用于連接多層板的效果。

圖12 激光螺旋焊用于多層板連接

激光螺旋焊LSW主要由豐田汽車開始研發(fā)，目前在量產(chǎn)車型上僅在豐田車系上見過(guò)LSW焊點(diǎn)。據(jù)連接群大神稱，通用汽車GM已經(jīng)開發(fā)并應(yīng)用了激光螺旋焊工藝。

圖13 Lexus-LS

激光螺旋焊LSW于2012年開始研發(fā)，并從2013年開始在豐田各大車系開始推廣應(yīng)用。第一次在雷克薩斯LS上使用，這種技術(shù)和它的名字一樣酷。

雷克薩斯LS上采用激光螺旋焊接的部位是A柱到B柱的上部以及B柱到C柱的上部。焊接點(diǎn)數(shù)量為單側(cè)30至40個(gè)左右。如圖14所示。

圖14 激光螺旋焊在Lexus-LS上的應(yīng)用