LSW激光螺旋焊

图1 激光螺旋焊原理

       此前，丰田也是使用激光焊接，具体工艺是在点焊之后的点与点之间激光焊形成细线的方式。焊点之间有由于热影响区的问题必须间隔一定距离，不然会导致短路电流太大而失效。若焊点间隔太大，未结合的面积就会变大，从而使连接强度降低。

图2 激光熔焊与激光螺旋焊对比

        于是，丰田开发了激光螺旋焊。该工艺是在点焊的焊点之间形成多个圆形的焊接特征，从外观来看，形成的是与点焊相同的直径约为5mm的圆形焊接点（首次在LS上采用的4mm，后进行了工艺改良）。激光飞行焊与激光螺旋焊的外观对比如图3，激光螺旋焊LSW与传统点焊交叉应用的示意如图3所示。

图3 激光螺旋焊与传统点焊配合使用

激光螺旋焊的外观一面是凹坑（手感像焊点），一面是类似平面（无手感）。其断面效果如图4所示，上方为被连接的板材存在间隙的效果，下方为无间隙零贴合的效果。

图4 激光螺旋焊断面效果

激光螺旋焊LSW通过在点焊的焊点之间形成多个圆形焊接点，与形成连续的线幅1毫米左右焊缝的激光焊接相比，增加了接合面积。由于接合面积增加，因此可抑制车门开口部的变形，车身刚性的提高得以实现，如图6是LSW对性能的提升效果展示。

图6 激光螺旋焊对性能的影响

提升刚度是丰田一直采用该工艺的原因之一，从2013年在LS上首次应用以来，就一直强调LSW对（门洞止口）刚度的提升作用。图7为普锐斯的车身环状结构示意。

图7 普锐斯的侧围与C柱环状结构

具体有没有这么好的效果呢，不扯别的，我们来看看LSW的具体优点：

传统的激光焊接由于板材间隙问题，工艺可适应性相对较差，但采用螺旋焊可以吸收板材未贴合带来的配合间隙对焊接的影响。

图8 传统激光焊接的缺陷

激光螺旋焊每一点是0.3-0.8秒，比以往的点焊实现了更高速接合。由传统的点焊改为激光螺旋焊，可以使焊接工程减少40%的时间。图9为LSW对产线和二氧化碳排放量的影响。

图9 传统激光焊接的缺陷

传统点焊会因为焊接间隔短而产生分流，进而导致焊接质量不稳定，但是LSW在焊接间距上没有限制。两者的间隙对比情况见图10。

图10 传统点焊与激光螺旋焊间隙对比

作为激光焊接的特征，一方可达是可能的，因此接合配置的自由度很高，对车身结构设计的限制较小。如图11，激光螺旋焊用于车身C柱环零件的焊接。

图11 激光螺旋焊用于C柱环的焊接

与传统的激光焊接工艺相比，LSW可以有效地熔接3-4片板材。图12所示为激光螺旋焊用于连接多层板的效果。

图12 激光螺旋焊用于多层板连接

激光螺旋焊LSW主要由丰田汽车开始研发，目前在量产车型上仅在丰田车系上见过LSW焊点。据连接群大神称，通用汽车GM已经开发并应用了激光螺旋焊工艺。

图13 Lexus-LS

激光螺旋焊LSW于2012年开始研发，并从2013年开始在丰田各大车系开始推广应用。第一次在雷克萨斯LS上使用，这种技术和它的名字一样酷。

雷克萨斯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。焊接点数量为单侧30至40个左右。如图14所示。

图14 激光螺旋焊在Lexus-LS上的应用