Ефективно приложение на технологията за лазерно заваряване в автомобилното производство
Технологията за лазерно заваряване има характеристиките на висока ефективност и добра гъвкавост на процеса на заваряване, в процеса на производство на автомобили може да се използва за заваряване на автомобилно тяло и заваряване на различни видове автомобилни части, намаляване на общото тегло на автомобилното тяло, подобряване на прецизността на сглобяването на каросерията, задоволяване на търсенето на леки автомобили и подобряване на производителността на безопасността и в същото време може също да намали разходите за производство на автомобили в разходите за сглобяване и разходите за щамповане и да подобри степента на интеграция на каросерия на автомобила. Следователно как активно и ефективно да се прилага технологията за лазерно заваряване се превърна в настоящите предприятия за производство на автомобили, които трябва да разгледат въпроса, следното ще бъде конкретна дискусия относно прилагането на технологията за лазерно заваряване.
1. Преглед на технологията за лазерно заваряване
1.1 Принцип на технологията на лазерно заваряване
Лазерното заваряване, неговата същност принадлежи към технологията за заваряване в стопилка, като лазерният лъч е основен източник на енергия, чрез определено въздействие, завършва заваръчната работа на заварката. Лазерният лъч трябва да се генерира чрез оптичния осцилатор, за да се постигне високомощен лазерен лъч върху металната повърхност, който може бързо да изпари метала, когато разтопената метална течност обвива отвори за изпаряване, може да бъде в реакция на стрес и методи за нагряване и охлаждане , образуването на заваръчен шев и в крайна сметка завършване на заваряването на метала. Трябва да се отбележи, че лазерният лъч има различна плътност при различни мощности, дълбочината на заваръчния шев също оказва влияние върху дълбочината на заваръчния шев, тъй като плътността на лазерния лъч се увеличава, ще се увеличи дълбочината на топене, заваръчният шев е по-дълбок. Напротив, това ще намали степента на дълбочина на сливане, дълбочината на сливане е по-плитка.
1.2 Предимства и недостатъци на технологията за лазерно заваряване
Технологията за лазерно заваряване има предимството да играе важна роля в настоящото автомобилостроене. Основно в следните аспекти: действителното заваряване е обект на малък обхват на топлинно влияние и размерът на деформацията също е по-нисък. Качеството и прецизността на заваряване са по-високи, могат да гарантират естетическата степен при предпоставката за осигуряване на качеството. Специфичната заваръчна операция е по-гъвкава, висока ефективност, може да отговори на нуждите на предприятията. Строителният шум е малък и има добър енергоспестяващ ефект. Приложимо за заваряване на материали с крехка текстура, висока якост и висока точка на топене.
Технологията за лазерно заваряване обаче има и някои недостатъци, които са както следва: високи изисквания към позицията на заваряване и необходимостта да се обърне внимание на обхвата на изискванията за заваряване. Не е подходящ за материали с голяма дебелина. Когато заваръчният материал има висока топлопроводимост, ефектът на заваряване ще бъде засегнат. Ефективността на преобразуване на енергия е ниска, докато времето за втвърдяване на заваръчния канал е по-бързо, до известна степен, ограничавайки ефекта на заваряване.
2. Практическото приложение на технологията за лазерно заваряване
2.1 Лазерно саморазтопяващо се заваряване
В технологията за лазерно заваряване лазерното саморазтопяващо се заваряване се отнася до две или повече заваръчни части, в процеса на топене и охлаждане след сцепление в едно цяло, завършва ефективното заваряване. При лазерното саморазтопяващо се заваряване не е необходимо да се добавя флюс, заваряването може да бъде завършено, което може да спести разходи за заваряване. Специфична операция, под действието на лазерния лъч, така че температурата на повърхността на заварената част на точката на кипене за кратък период от време, металното изпаряване ще генерира дупка, както е показано на фигура 1, в налягането на отката на металните пари и повърхностното напрежение на течния метал, гравитацията за достигане на състояние на равновесие, дупката вече не се задълбочава, в дълбочината на стабилна дупка след затварянето на завършването на лазерното заваряване с дълбок синтез. Понастоящем в автомобилостроенето приложението за лазерно самотопящо се заваряване е по-широко, често се използва в тялото на заваряване, групово заваряване и части от заваряване. В момента продуктите Maiteng, Touguan и Sprint на марката Volkswagen, в страната на заваряването в метода на заваряване чрез синтез. При някои модели на логото и Citroen заварката на вратата се използва и при лазерното самозаваряване. В допълнение, според вида на класификацията на заваръчния шев, обикновено има различни видове като единичен линеен заваръчен шев, множествен и нелинеен заваръчен шев и т.н. Поради простотата на производствения процес на единичен заваръчен шев, той сега се използва широко.
Volkswagen в Германия през 1985 г., най-ранното лазерно заваряване за заваряване на шасито на модел Audi, Toyota в Япония през 1986 г., използването на метод за лазерно заваряване с добавяне на тел за заваряване на страничната рамка на тялото. Голямото приложение на технологията за лазерно заваряване в Северна Америка през 1993 г., когато Съединените щати, за да подобрят конкурентоспособността на американския автомобил с японския автомобил, представиха проекта за 2 мм. Досега почти всички водещи световни производители на автомобили са приели голям брой технологии за лазерно заваряване, включващи автомобилни структурни части, включително странична рамка на каросерията, панели на вратите, рамки на прозорците на предното стъкло, панели на капака на колелата, подови панели, междинни колони и т.н. .
Съединените щати също са най-ранните високомощни лазери, въведени в автомобилната индустрия, в центъра на автомобилната индустрия на Съединените щати в района на Детройт има десетки станции за лазерна обработка, използвани за автомобилни метални части за рязане и заваряване на зъбни колела, така че рестайлинг на автомобила от 5 години на 2 години съкратен. General Motors използва повече от двадесет производствени линии за лазерна обработка, Ford Motor Company на Съединените щати използва Nd: YAG лазер, комбиниран с промишлени роботи, за да заварява каросерията на седана, значително намалявайки производствените разходи, през 2000 г. трите големи американски автомобилни компании имат 50 процента от производствената линия за съпротивително точково заваряване беше заменена от производствена линия за лазерно заваряване.
В Япония, успешното приложение на лазерно заваряване в производствената линия за вниманието на света, като например в производството на каросерии на автомобили при внедряването на лазерно заваряване на тънка стоманена плоча, щамповане, формоване на нови методи, и сега повечето от световните производители на автомобили към Последвайте примера. Много известни автомобилни компании в света са изградили специални производствени линии за лазерно заваряване: производствената линия за заваряване на пода на автомобили на Thyssen Steel, производствената линия за лазерна обработка на зъбни колела на Volkswagen, 18-те завода на автомобилната фабрика Mercedes-Benz в 8 от завода са инсталирали оборудване за лазерна обработка.
2.2 Лазерно заваряване с пълнеж
В технологията за лазерно заваряване принципът на лазерното ъглово заваряване е да се добави специфичен заваръчен материал към заваръчния шев и да се образува заварена връзка чрез разтопяване на напълнения заваръчен материал с лазерния лъч. Лазерното ъглово заваряване има очевидни предимства пред традиционните методи за заваряване без ъглово заваряване, както по отношение на разширяването на обхвата на лазерното заваряване, така и по отношение на възможността за заваряване на дебели плочи при по-ниско ниво на мощност и с по-висок заваръчен ефект. Трябва да се отбележи, че при прилагането на лазерно заваряване с тел за пълнене не само за разтопяване на телта, но и за разтопяване на основния материал, така че производството на малки дупки в основния материал, така че жицата и основният материал за пълното сливане, за генериране на нов смесен басейн от стопилка. Смесен разтопен басейн и телта, основният материал има ясна разлика, може да подобри самия основен материал, съществуват някои недостатъци в производителността, при използването на разумен състав на телта като пълнежен материал, за да се гарантира, че заваръчният шев има висока степен на износване устойчивост и устойчивост на корозия.
2.3 Лазерно дъгово композитно заваряване
При лазерното заваряване принципът на лазерно дъгово композитно заваряване е да се комбинират източникът на лазерна топлина и дъгата в разтопен басейн заедно и след това да се реализира заваряването. Принципът на заваряване е показан на фигура 2, а методът на заваряване се характеризира с малка деформация, висока скорост и висока адаптивност.
В серийното производство на автомобили на германската компания Audi, процесът на лазерно дъгово композитно заваряване се прилага за най-критичното заваряване на изцяло алуминиева каросерия. Купето на автомобила е второ поколение от луксозната серия Audi A8, което е проектирано за безопасност при удар и устойчивост на усукване и деформация. Композитният шев с лазерна дъга отговаря на всички изисквания и показва силна якост, висока якост и голяма дълбочина на топене. За да отговори на високите очаквания на клиентите за този автомобил, всеки детайл трябва да бъде изпипан до съвършенство, за да се гарантира качеството на изработката на автомобила. Тесните заваръчни шевове на лазерно хибридно заваряване могат да се използват за детайли с високи изисквания към външния вид, тогава ъглите в горната част на рамката на тялото не трябва да се запълват с пластмасови ленти. В областта на производството на леки превозни средства трябва да бъдат изпълнени всички изисквания, споменати по-горе, както и някои специални условия, а производственият процес на изцяло алуминиева каросерия е още по-строг по отношение на тези изисквания.
2.4 Лазерно дистанционно заваряване
В технологията за лазерно заваряване лазерното дистанционно заваряване може да се обработва на големи разстояния с помощта на високоскоростна сканираща вибрационна леща за заваряване на части с лазерни лъчи с различна мощност. Поради уникалните си технически предимства, в момента се използва в голям брой панорамни люкове на Mercedes-Benz и Volkswagen, странично заваряване на Audi. При сегашното приложение на лазерното дистанционно заваряване в автомобилостроенето има следните предимства:
(1) има силна точност на позициониране, може да реализира бързо заваряване, за да отговори на производствените нужди на автомобилните предприятия.
(2) Може да се комбинира с различна структурна якост за заваряване, за да се реализират нуждите от различни форми на заваряване.
Лазерното дистанционно заваряване има високи изисквания по отношение на материали и оборудване. Когато дебелината на частите е голяма, е невъзможно да се намали дълбочината на заваръчния шев и якостта на срязване на заваръчния шев е ниска.
2.5 Лазерно спояване
В технологията за лазерно заваряване технологията за лазерно запояване има предимствата на красива форма и силно уплътняване и висока якост на заваръчния шев. Специфичният принцип е да се фокусира лазерният лъч върху повърхността на заваръчната тел, след разтопяване на заваръчната тел, за да се запълнят заварените части, до слой за спояване, за да завърши заваряването. Въпреки че този метод е подобен на заваряването чрез стопяване, основният материал не се разтопява на практика. Следователно точката на топене на материала за спояване трябва да бъде по-ниска от тази на основния материал и ефективното запояване се осъществява чрез течен материал за спояване. Принципът е показан на фигура 3.
Лазерното спояване в момента се използва за заваряване на капаци на багажното отделение във Volkswagen, Haima, Chery и Audi, а също така се използва от време на време за свързване на покриви и странични панели в Cadillac, Porsche, Ford и Volkswagen. При използването на тази технология е важно да се отбележи, че процесът на заваряване може да бъде повлиян от много фактори, особено от параметрите на процеса. Например, скоростта на заваряване, мощността на лазера и диаметърът на точката трябва да бъдат коригирани и проектирани във връзка с действителното заваряване, за да се гарантира ефективността на лазерното спояване.
Оборудването за лазерно спояване обикновено изисква леща за обработка на спояване, интегрирана в рамото на робота. Лазерният лъч се фокусира върху ставите на плочите, разтопява заваръчна тел (напр. медно-силиконова тел) и по този начин съединява частите. Успехът на този процес е, че се постига здравина на съединението, близка до тази на заваръчния шев, и се получава естетически приятен заваръчен шев. Заваръчните шевове, получени чрез лазерно спояване, са известни със своите високи уплътняващи свойства, гладкост и чистота. В резултат на това запоеният продукт изисква малко преработка. Например, каросерията може да бъде боядисана веднага след почистване.
Полезността на диодните лазери Laserline в областта на лазерното спояване е високо ценена в световен мащаб. Повече от 800 LDF диодни лазера са в успешна дългосрочна употреба в приложения за сглобяване на автомобилни каросерии по целия свят. Висококачественото лазерно спояване се характеризира не само с висока якост на заваръчния шев и ниско топлинно въздействие, но и с високи изисквания към естетиката на заваръчното съединение. Основно предимство при обработката на полупроводниковия лазер е, че той произвежда стабилна вана от стопилка. В допълнение, триточковият модул, разработен от Laserline, предлага допълнителни предимства в приложенията за спояване: дори при заваряване на трудни за спояване горещо поцинковани стоманени листове, тази технология позволява висококачествени заваръчни съединения без компромис със скоростта на заваряване.
Лазерното спояване отдавна е основен процес в производството на автомобилни каросерии. Все по-широкото използване на поцинкована стомана в автомобилните каросерии обаче доведе до редица проблеми: повишено разпръскване на частици по време на запояване и вълни в съединенията на проводниците, които трябва да бъдат избегнати чрез намаляване на скоростта на обработка. laserline разработи революционно решение на този проблем: чрез използване на многоточков модул, със странични петна пред основното петно, галванизираният слой може да бъде отстранен първо от около заваръчния шев, което прави възможно отстраняването на галванизирания слой от заварката. Това дава възможност първо да се отстрани поцинкованият слой около заваръчния шев, като по този начин се гарантира плавен процес на спояване, без да се налага да се намалява скоростта на спояване. Този процес е добре приет в индустрията.
Конвенционалното цинково поцинковане с диоден лазер използва технология с едно място. Лазерният източник е интегриран в робота за спояване. Благодарение на стабилизирането на разтопения басейн, произведен от диодния лазер, е възможно лазерно покритие на сребърни или месингови субстрати. Заваръчните шевове са естетически издържани и с високо качество. Оперативната стабилност на LDF диодните лазери е доказана в серийно производство чрез сравняване на 4 kW YAG лазер с 6 kW диоден лазер за спояване на Volkswagen Touran във Волфсбург, Германия.
3. Заключение
За автомобилната индустрия различните технологии за лазерно заваряване имат различна стойност на използване. Различните части на автомобила, за да изберат разумен метод на заваряване, са благоприятни за подобряване на цялостното качество на автомобилното производство и в разходите за заваряване, ефективността на заваряване, за да отговори на нуждите на автомобилните предприятия. Поради тази причина тази статия анализира принципа и предимствата и недостатъците на технологията за лазерно заваряване, изследва ефекта от приложението на лазерното самотопящо се заваряване, лазерното заваряване чрез запълване на тел, лазерно дъгово композитно заваряване, лазерно дистанционно заваряване и лазерно спояване в автомобилостроенето, предоставя опит в заваряването за автомобилното производство, подобрява нивото на заваряване на автомобилните предприятия и насърчава здравословното и устойчиво развитие на автомобилната индустрия. Преведено с www.DeepL.com/Translator (безплатна версия)
