Осам процеса ласерског заваривања у производњи каросерије аутомобила

Увод

Како је каросерија возила носилац осталих делова возила, његова производна технологија директно одређује укупан квалитет производње возила.Заваривање је важан производни процес у процесу производње каросерије аутомобила.Тренутно, технологије заваривања које се користе за заваривање каросерије аутомобила углавном укључују отпорно тачкасто заваривање, МИГ заваривање, МАГ заваривање и ласерско заваривање.

Технологија ласерског заваривања као напредна оптоелектромеханичка интеграцијска технологија заваривања, у поређењу са традиционалном технологијом заваривања каросерије аутомобила, има предности високе густине енергије, велике брзине заваривања, малог напрезања и деформације заваривања и добре флексибилности.

Структура каросерије аутомобила је сложена, а њене компоненте су углавном танкозидне и закривљене.Заваривање каросерије аутомобила суочава се са одређеним потешкоћама, као што су промене у материјалу каросерије, различите дебљине делова каросерије, разноврсна путања заваривања и облици спојева.Поред тога, заваривање каросерије аутомобила има високе захтеве у погледу квалитета заваривања и ефикасности заваривања.

На основу одговарајућих параметара процеса заваривања, ласерско заваривање може осигурати високу чврстоћу замора и ударну жилавост кључних компоненти каросерије аутомобила, како би се осигурао квалитет заваривања и вијек трајања каросерије аутомобила.Технологија ласерског заваривања може се прилагодити различитим облицима спојева, различитим дебљинама и различитим врстама материјала заваривања делова каросерије аутомобила, како би задовољила флексибилне потребе производње каросерије аутомобила.Због тога је технологија ласерског заваривања важно техничко средство за постизање висококвалитетног развоја аутомобилске индустрије.

Технологија ласерског заваривања каросерије аутомобила

Технологија ласерског заваривања дубоког продирања каросерије аутомобила

Принцип процеса ласерског заваривања дубоког продирања (слика 1) је следећи: када густина снаге ласера ​​достигне одређени ниво, површина материјала испарава, формирајући кључаоницу.Када притисак металне паре у рупи достигне динамичку равнотежу са статичким притиском и површинским напоном околне течности, ласер се може озрачити до дна рупе кроз кључаоницу, а уз кретање ласерског зрака, континуирано формира се завар.Током процеса ласерског заваривања дубоког продирања, нема потребе за додавањем помоћног флукса или пунила, а сопствени материјали радног предмета могу се заварити заједно.

              ШИПАК.1 Шематски дијаграм процеса ласерског заваривања дубоког продирања

Завар добијен ласерским заваривањем дубоког продирања је углавном гладак и раван, а деформација је мала, што доприноси побољшању тачности производње каросерије аутомобила.Висока затезна чврстоћа завара обезбеђује квалитет заваривања каросерије аутомобила.Брзина заваривања је велика, што доприноси побољшању ефикасности производње заваривања.

У процесу заваривања каросерије аутомобила, употреба ласерског процеса заваривања дубоког продирања може значајно смањити број делова, калупа и алата за заваривање, чиме се смањује телесна тежина и трошкови производње.Међутим, процес ласерског заваривања дубоког продирања има лошу толеранцију за монтажни размак заварених делова, а монтажни зазор треба контролисати између 0,05 и 2 мм.Ако је монтажни зазор превелик, доћи ће до дефеката заваривања као што су поре.

Садашња истраживања показују да се шав са добрим површинским обликовањем, мање унутрашњих дефеката и одличним механичким својствима може добити оптимизацијом процесних параметара ласерског заваривања дубоког продирања при заваривању истог материјала каросерије аутомобила.Одлична механичка својства шава могу задовољити потребе компоненти за заваривање каросерије аутомобила.Међутим, у заваривању каросерије аутомобила, технологија заваривања дубоког продирања ласером различитог метала коју представљају легура алуминијума и челик није зрела.Иако се заварени шавови са одличним перформансама могу добити додавањем прелазних слојева, механизам утицаја различитих материјала прелазног слоја на ИМЦ слој и механизам њиховог деловања на микроструктуру завара нису јасни и потребна су даља истраживања.

Процес заваривања ласерским пуњењем каросерије аутомобила

Принцип процеса ласерског заваривања жице за пуњење је следећи: заварени спој се формира претходним пуњењем одређене жице за заваривање у завар или истовремено пуњење жице за заваривање током процеса ласерског заваривања.Ово је еквивалентно уношењу приближно хомогеног материјала жице за заваривање у базен за заваривање током ласерског заваривања дубоког продора.Шематски дијаграм процеса заваривања ласерске жице за пуњење је приказан на слици 2.

ШИПАК.2 Шематски дијаграм процеса заваривања пуњења ласерске жице

У поређењу са ласерским заваривањем дубоког продирања, заваривање ласерским пуњењем жице има две предности у заваривању каросерије аутомобила: прво, може значајно побољшати толеранцију монтажног јаза између делова каросерије аутомобила који се заварују и решити проблем заваривања ласерског дубоког продора. захтева превише зазора жлебова;Друго, дистрибуција ткива у области завара може се побољшати коришћењем жица за заваривање са различитим садржајем састава, а затим се може регулисати учинак завара.

У процесу производње каросерије аутомобила, процес заваривања пуњења ласерске жице углавном се користи за заваривање делова каросерије од легуре алуминијума и челика.Посебно у процесу заваривања делова каросерије од алуминијумске легуре, површински напон растопљеног базена је мали, што је лако довести до колапса растопљеног базена, а процес заваривања за пуњење ласерске жице може боље решити проблем колапса растопљеног базена топљењем жице за заваривање.

Технологија ласерског лемљења каросерије аутомобила

Принцип процеса ласерског лемљења је следећи: ласер се користи као извор топлоте, ласерски зрак се осветљава на површину жице за заваривање након што је фокусиран, жица за заваривање се топи, отопљена жица пада и пуни се између делови који се заварују, а металуршки ефекти као што су топљење и дифузија се јављају између додатног метала и радног предмета, тако да је радни предмет повезан.За разлику од процеса заваривања са пуњењем ласерске жице, процес ласерског лемљења само топи жицу и не топи радни предмет који се завари.Ласерско лемљење има добру стабилност заваривања, али је затезна чврстоћа вара ниска.ШИПАК.3 приказује примену процеса ласерског лемљења у заваривању поклопца пртљажника аутомобила.

ШИПАК.3 Примена ласерског лемљења у аутомобилима: (а) ласерско заваривање задње хаубе;(б) Шематски дијаграм ласерског лемљења

У процесу заваривања каросерије аутомобила, процес ласерског лемљења је углавном заваривање делова каросерије са ниским захтевима за чврстоћу споја, као што је заваривање између горњег поклопца и бочног зида каросерије, заваривање између горњег и доњег дела пртљажника поклопац, итд., Волксваген, Ауди и други врхунски модели горњег поклопца користе процес ласерског лемљења.

Главни дефекти у завареном шаву каросерије аутомобила ласерским лемљењем укључују гризење ивица, порозност, деформацију завара, итд. Дефекти се очигледно могу потиснути подешавањем параметара процеса и коришћењем процеса ласерског лемљења са више фокуса.

Ласерско лучно композитно заваривање каросерије аутомобила

Принцип процеса ласерско-лучног композитног заваривања је следећи: коришћењем два извора топлоте ласера ​​и лука да истовремено делују на површину радног предмета који се завари, радни предмет се топи и учвршћује да би се формирао завар.На слици 4 приказан је шематски дијаграм процеса ласерско-лучног композитног заваривања.

ШИПАК.4 Шематски дијаграм процеса ласерско-лучног композитног заваривања

Ласерско-лучно композитно заваривање има предности и ласерског и електролучног заваривања: прво, под дејством двоструких извора топлоте, брзина заваривања је побољшана, унос топлоте је мали, деформација завара је мала, а карактеристике ласерског заваривања одржавају се;Друго, има бољу способност премошћавања и већу толеранцију монтажног јаза;Треће, брзина очвршћавања растопљеног базена је спора, што погодује елиминисању дефеката заваривања као што су поре и пукотине, и побољшању структуре и перформанси зоне погођене топлотом.Четврто, због ефекта лука, може заварити материјале високе рефлексије и високе топлотне проводљивости, а распон материјала за примену је шири.

У процесу производње каросерије аутомобила, процес ласерско-лучног композитног заваривања је углавном за заваривање компоненти каросерије од легуре алуминијума и различитих метала од алуминијума и челика, а заваривање се врши за делове са великим монтажним празнинама, као што је заваривање делова врата аутомобила, јер је монтажни јаз погодан за игру моста код ласерско-лучног композитног заваривања.Поред тога, ласер-МИГ композитна технологија заваривања се такође примењује на положај горњег бочног снопа Аудија каросерије.

У процесу заваривања каросерије аутомобила, ласерско-лучно композитно заваривање има предност веће толеранције зазора од појединачног ласерског заваривања, али треба свеобухватно размотрити релативни положај ласера ​​и лука, параметре ласерског заваривања, параметре лука и друге факторе.Понашање преноса топлоте и масе у заваривању ласерским луком је сложено, посебно механизам регулације енергије и регулације дебљине и структуре ИМЦ-а код заваривања различитих материјала је још увек нејасан и потребна су даља истраживања.

Други процеси ласерског заваривања каросерије аутомобила

Ласерско заваривање дубоког продирања, заваривање ласерским пуњењем жице, ласерско лемљење и ласерско-лучно композитно заваривање и други процеси заваривања су зрелија теорија и широка практична примена.Са побољшањем захтева аутомобилске индустрије за ефикасношћу заваривања каросерије и повећањем потражње за заваривањем различитих материјала у производњи лаких аутомобила, пажња је посвећена ласерском тачкастом заваривању, ласерском заваривању замахом, заваривању више ласерских зрака и заваривању ласерским летењем. до.

Ласерско тачкасто заваривање 

Ласерско тачкасто заваривање је напредна технологија ласерског заваривања, која има предности велике брзине заваривања и високе прецизности заваривања.Основни принцип ласерског тачкастог заваривања је фокусирање ласерског зрака на одређену тачку на део који се заварива, тако да се метал у тој тачки тренутно топи, подешавањем густине ласера ​​да би се постигло заваривање топлотне проводљивости или ефекат заваривања дубоком фузијом. , када ласерски сноп престане да делује, течни метал се поново очвршћава и формира спој.

Постоје два главна облика ласерског тачкастог заваривања: пулсно ласерско тачкасто заваривање и континуирано ласерско тачкасто заваривање.Максимална енергија ласерског снопа за пулсно ласерско заваривање је висока, али време деловања је кратко, обично се користи за заваривање легуре магнезијума, легуре алуминијума и других лаких метала.Просечна снага ласерског зрака у континуираном ласерском тачкастом заваривању је висока, време деловања ласера ​​је дуго и широко се користи у заваривању челика.

Што се тиче заваривања каросерије аутомобила, у поређењу са отпорним тачкастим заваривањем, ласерско тачкасто заваривање има предности бесконтактног заваривања, путања тачкастог заваривања може се дизајнирати независно, итд., Што може испунити захтеве висококвалитетног заваривања под различитим размацима преклопа од материјали каросерије аутомобила.

Процес ласерског заваривања

Ласерско заваривање је нова технологија ласерског заваривања предложена последњих година, која је нашироко забринута.Принцип ове технологије је: интеграцијом групе галванометара на главу ласерског заваривања, ласерски зрак је брзо, уредно и у малом опсегу, тако да се постиже ефекат кретања ласерског зрака напред уз мешање.

Главне путање замаха у процесу ласерског заваривања укључују попречни замах, уздужни замах, кружни замах и бесконачни замах.Процес ласерског заваривања има значајне предности у заваривању каросерије аутомобила.Под дејством замаха ласерског зрака, стање протока растопљеног базена се значајно мења.Дакле, процес не само да може елиминисати нерастопљени дефект, постићи префињеност зрна и сузбити порозност у заваривању истог материјала каросерије аутомобила.Поред тога, може да побољша и проблеме као што су недовољно мешање различитих материјала и лоша механичка својства заварених спојева при заваривању хетерогених материјала каросерије аутомобила.

 Процес заваривања вишеструким ласерским снопом

Тренутно се ласер са оптичким влакнима може поделити на више ласерских зрака помоћу разделног модула инсталираног у глави за заваривање.Заваривање вишеструким ласерским снопом је еквивалентно примени више извора топлоте у процесу заваривања, подешавањем дистрибуције енергије зрака, различити снопови могу постићи различите функције, као што су: сноп са већом густином енергије је главни сноп, одговоран за дубоко пенетрационо заваривање;Нижа густина енергије зрака може очистити и загрејати површину материјала и повећати апсорпцију енергије ласерског зрака од стране материјала.

Поцинковани челични материјал високе чврстоће се широко користи у каросерији аутомобила.Технологија заваривања са више ласерских зрака може побољшати понашање испаравања цинкове паре и динамичко понашање растопљеног базена у процесу заваривања поцинковане челичне плоче, побољшати проблем прскања и побољшати затезну чврстоћу завара.

 Процес заваривања ласерским летењем

Технологија ласерског заваривања је нова технологија ласерског заваривања, која има високу ефикасност заваривања и може се самостално дизајнирати.Основни принцип ласерског заваривања је да када ласерски сноп пада на Кс и И огледала огледала за скенирање, угао огледала се контролише независним програмирањем како би се постигло скретање ласерског зрака под било којим углом.

Традиционално ласерско заваривање каросерије аутомобила углавном се ослања на синхроно кретање главе за ласерско заваривање коју покреће робот за заваривање како би се постигао ефекат заваривања.Међутим, ефикасност заваривања каросерије аутомобила је озбиљно ограничена репетитивним повратним кретањем робота за заваривање због великог броја заварених спојева и велике дужине завара.Насупрот томе, ласерско заваривање треба само да подеси угао огледала да би се постигло заваривање у одређеном опсегу.Стога, технологија ласерског заваривања може значајно побољшати ефикасност заваривања и има широке изгледе за примену.

Резиме и изгледи

Са развојем аутомобилске индустрије, будућа технологија заваривања каросерије наставиће да се развија у два аспекта: процес заваривања и интелигентна технологија.

Каросерија аутомобила, посебно каросерија возила нове енергије, развија се у правцу лаке тежине.Лаке легуре, композитни материјали и различити материјали ће се више користити у каросерији аутомобила, конвенционални процес ласерског заваривања је тешко испунити његове захтеве за заваривање, тако да ће висококвалитетни и ефикасни процеси заваривања постати будући тренд развоја.

Последњих година, нови процеси ласерског заваривања, као што су ласерско заваривање, заваривање са више ласерских зрака, заваривање ласерским летењем, итд., представљају прелиминарна теоријска истраживања и истраживања процеса у погледу квалитета заваривања и ефикасности заваривања.У будућности је потребно блиско комбиновати нови процес ласерског заваривања са лаким материјалима и различитим сценама заваривања каросерије аутомобила, спровести дубинско истраживање дизајна путање замаха ласерског снопа, механизма деловања енергије вишеструког ласерског снопа. и побољшање ефикасности заваривања у лету, и истражити зрели процес заваривања лаких каросерија аутомобила.

Технологија ласерског заваривања каросерије аутомобила је дубоко интегрисана са интелигентном технологијом.Перцепција стања ласерског заваривања каросерије аутомобила у реалном времену и повратна контрола параметара процеса играју одлучујућу улогу у квалитету заваривања.Тренутна интелигентна технологија ласерског заваривања се углавном користи за планирање путање пре заваривања и праћење и проверу квалитета после заваривања.У земљи и иностранству, истраживања детекције дефекта заваривања и адаптивне контроле параметара су још увек у почетној фази, а технологија адаптивне контроле параметара процеса ласерског заваривања није примењена у производњи каросерије аутомобила.

Због тога, с обзиром на карактеристике примене технологије ласерског заваривања у процесу заваривања каросерије аутомобила, требало би да буде интелигентни сензорски систем за ласерско заваривање са напредним мулти-сензорима као језгром и брз и прецизан систем контроле робота за заваривање. развијен у будућности како би се осигурало реално време и тачност свих аспеката интелигентне технологије ласерског заваривања.Отворите везу „планирање путање пре заваривања – прилагодљива контрола параметара онлајн детекције квалитета заваривања након заваривања“ да бисте обезбедили висококвалитетне и ефикасне обраде.