镀锌钢板在汽车工业中应用非常广泛,目前在以镀锌钢板为主要材料的白车身搭接接头制造中电阻点焊是最常用的方法,但电阻点焊因为接触焊接,机器人需要反复移动因而限制了生产效率,因此越来越多的汽车厂商开始使用激光作为白车身搭接接头焊接的热源。而激光焊接尽管有着热输入低、焊接变形小、精确度高的特点,但激光缝焊对装配精度要求高,对于白车身两层或三层搭接时不同间隙的变化情况适应较差,当间隙多大时,容易下塌而一侧连接不良,当间隙过小时,因镀锌钢板本身焊接性的原因,在钢还未熔化之际就已剧烈汽化的锌蒸汽会因无处逃逸而冲击熔池,造成巨大的飞溅,从而无法获得良好的焊缝。随着激光光束质量的快速提高,摆动激光焊技术越来多地受到关注,摆动激光焊接头可以使激光光斑以高达1000mm/s的速度在一定区域内快速移动,基于计算机编程控制,实现不同扫描路径的设计,从而扩大激光热源作用区域。激光螺旋点焊方法即是通过计算机编程实现激光光斑在一个圆形区域内以螺旋轨迹移动熔化金属而形成焊点,以提高对镀锌钢板多层搭接接头的焊接适应性。本文主要研究了镀锌钢板激光螺旋点焊的工艺、组织和焊点的力学性能。分析了各个工艺参数对焊点成形的影响,以及如何避免锌蒸汽对焊点成形的影响从而规避缺陷的产生,并对各种焊点的锌元素分布进行了研究。通过对不同间隙条件下获得的焊点力学性能的对比分析,综合成形数据得到了镀锌钢板激光螺旋点焊的工艺窗口,并进一步分析了激光螺旋点焊的断裂行为。为这一新技术的应用提供试验与理论数据支持本文研究了单层1.8mm的ST12镀锌钢板的两层搭接的镀锌钢板激光螺旋点焊工艺,该工艺能够适应0.2-0.6mm搭接间隙的稳定焊接,焊点成形美观、均匀。确定其优化焊接工艺窗口为:光束从内到外呈螺旋式扫描,外径2.4-2.7mm,激光功率5kW,扫描速度65-85mm/s。焊点微观组织外围为柱状晶,中心为等轴晶。U形焊点因为热输入较小,柱状晶取向明显,H形焊点柱状晶区域较U形焊点少,等轴晶区域明显增大。与传统激光点焊不同的是,该种方法因为冷速较快,外围的柱状晶尺寸更大。性能分析结果表明,两板间保留0.2-0.3mm的搭接间隙时,焊点可以获得较好的拉剪性能,在0.2mm时拉剪最大载荷为15.3kN,十字拉伸试验最大载荷为12.7kN,与相同熔合面尺寸电阻点焊相比,激光螺旋点焊的焊点拉剪力学性能较好,十字拉伸性能与电阻点焊接近。激光螺旋点焊的断口出现焊点撕出型、纽扣型两种模式,前者因为吸收的能量较多,是较为理想的断裂形式。在本文中焊点撕出型主要发生在搭接间隙0.2mm-0.5mm的情况,焊点成形良好,拉剪强度一般在15kN。当搭接间隙0.1mm和0.6mm时,前者因为搭接间隙过小导致焊点边缘产生了孔洞,后者因为搭接间隙过大,焊点承载面积严重减小而导致发生了纽扣性断裂,拉剪强度一般在14kN。