Като носител на други части на автомобила, технологията на производство на каросерията на автомобила пряко определя цялостното качество на производство на автомобила. В процеса на производство на каросерии, заваряването е важен производствен процес. Технологиите за заваряване, използвани в момента за заваряване на каросерии на автомобили, включват основно съпротивително точково заваряване, заваряване в защитен инертен газ (MIG заваряване) и електродъгово заваряване в защитен активен газ (MAG заваряване), както и лазерно заваряване.
Като усъвършенствана заваръчна технология с оптико-механична интеграция, лазерната заваръчна технология има предимствата на висока енергийна плътност, бърза скорост на заваряване, ниско напрежение и деформация при заваряване и добра гъвкавост в сравнение с традиционната технология за заваряване на каросерии на автомобили.
Конструкцията на каросерията на автомобила е сложна, а частите на каросерията са предимно тънкостенни и извити компоненти. Заваряването на автомобилни каросерии е изправено пред трудности при заваряване като вариации в материалите на каросерията, различна дебелина на частите на каросерията, различни траектории на заваряване и форми на съединения. В допълнение, заваряването на каросерии на автомобили има високи изисквания към качеството на заваряване и ефективността на заваряване.
Въз основа на подходящи параметри на процеса на заваряване, лазерното заваряване може да осигури висока якост на умора и ударна якост на ключови части на каросерията на автомобила при заваряване, като по този начин гарантира качеството и експлоатационния живот на заваряването на каросерията. Технологията за лазерно заваряване може да се адаптира към заваряването на части на каросерията на автомобили с различни форми на фуги, различни дебелини и различни видове материали, отговаряйки на търсенето на гъвкавост в производството на каросерии на автомобили. Следователно технологията за лазерно заваряване е важно техническо средство за постигане на висококачествено развитие на автомобилната индустрия.
Процес на лазерно заваряване на автомобилни каросерии
Принцип на процеса на лазерно заваряване чрез дълбоко топене: Когато плътността на мощността на лазера достигне определено ниво, повърхността на материала се изпарява, като по този начин образува ключалка. Когато налягането на металните пари вътре в отвора достигне динамично равновесие със статичното налягане и повърхностното напрежение на заобикалящата течност, лазерът може да облъчи през ключалката до дъното на отвора и с движението на лазерния лъч се получава непрекъснат заваръчен шев образувани. В процеса на лазерно заваряване с дълбоко топене няма нужда да добавяте спомагателен флюс или пълнител за заваряване на собствения материал на детайла в едно.
Заваръчният шев, получен чрез лазерно заваряване с дълбоко топене, обикновено е гладък и прав с малка деформация, което е благоприятно за подобряване на точността на производство на каросерията на автомобила. Якостта на опън на заваръчния шев е висока, което гарантира качеството на заваряване на каросерията на автомобила. Скоростта на заваряване е бърза, което е благоприятно за подобряване на ефективността на заваръчното производство.
В процеса на заваряване на каросерията на автомобила, използването на процес на лазерно заваряване с дълбоко топене може значително да намали броя на частите, формите и инструментите за заваряване, като по този начин намали собственото тегло на каросерията и производствените разходи. Процесът на лазерно дълбоко заваряване с топене обаче е по-малко толерантен към монтажната междина на частите, които ще бъдат заварени, и монтажната междина трябва да се контролира между 0,05 и 2 mm. Ако монтажната междина е твърде голяма, ще възникнат дефекти при заваряване като порьозност.
Настоящите изследвания показват, че при заваряване на каросерии на автомобили от същия материал, чрез оптимизиране на параметрите на процеса на лазерно заваряване с дълбоко топене, е възможно да се получи заваръчен шев с добро формиране на повърхността, по-малко вътрешни дефекти и отлични механични свойства. Отличните механични свойства на заваръчния шев могат да отговорят на изискванията за използване на заварените компоненти на каросерията на автомобила. Въпреки това, при заваряването на автомобилни каросерии, алуминиевата сплав-стомана като представител на хетерогенния метален лазерен процес на заваряване с дълбоко топене не е зрял, въпреки че чрез добавяне на преходен слой може да се получи отлична производителност на заваръчния шев, но различните материали на преходния слой на Механизмът за влияние на слоя IMC и ефектът му върху микроструктурата на заваръчния механизъм не е ясен, необходимо е допълнително задълбочено проучване.
Процес на заваряване с лазерно пълнене на каросерия
Процесът на лазерно заваряване с пълнеж се основава на следния принцип: Заваръчното съединение се формира чрез предварително запълване на заваръчния шев със специфична тел или чрез подаване на телта едновременно по време на процеса на лазерно заваряване. Това е еквивалентно на подаване на приблизително хомогенно количество тел в заваръчната вана по време на лазерно заваряване с дълбоко топене. Диаграмата по-долу показва процеса на лазерно заваряване с пълнеж.
В сравнение с лазерното заваряване с дълбоко топене, лазерното заваряване с пълнеж има две предимства при заваряването на каросерии на автомобили: първо, може значително да подобри толеранса на монтажната празнина между частите на каросерията на автомобила, които трябва да бъдат заварени, и да реши проблема с изискването за голямо скосяване на междината при лазерно заваряване с дълбоко стопяване ; второ, може да подобри разпределението на тъканта в зоната на заваряване чрез използване на проводници с различно съдържание на състав и след това да регулира ефективността на заварката.
В процеса на производство на каросерии, процесът на лазерно заваряване с пълнеж се използва главно за заваряване на алуминиева сплав и стоманени части на каросерията. Особено в процеса на заваряване на части от алуминиева сплав на автомобилно тяло, повърхностното напрежение на разтопения басейн е малко, което може лесно да доведе до срутване на разтопения басейн, докато процесът на заваряване с лазерен пълнител може по-добре да реши проблема със срутването на разтопения басейн чрез разтопяване на телта в процеса на лазерно заваряване.
Процес на лазерно запояване на автомобилни каросерии
Процесът на лазерно запояване се основава на следния принцип: Използвайки лазер като източник на топлина, лазерният лъч се фокусира и облъчва върху повърхността на телта, телта се топи, разтопената тел капе надолу и изпълва детайла, който ще бъде заварен, и възникват металургични ефекти като топене и дифузия между спояващия материал и детайла, като по този начин се съединяват детайла. За разлика от процеса на лазерно заваряване с пълнеж, процесът на лазерно спояване разтопява само телта, а не детайла, който трябва да бъде заварен. Лазерното спояване има добра стабилност при заваряване, но якостта на опън на получената заварка е ниска. Фигура 3 показва приложението на процеса на лазерно запояване при заваряване на капака на багажното отделение на автомобила
В процеса на заваряване на каросерията на автомобили, процесът на лазерно запояване се използва главно за заваряване на частите на каросерията, които не изискват висока якост на съединението, като заваряването между горния капак и страничните рамки, заваряването между горната и долната част на багажа. капак на отделението и т.н. Горният капак на VW, Audi и други модели от среден и висок клас използват лазерен процес на спояване.
Основните дефекти в лазерно запоените съединения на автомобилни каросерии включват прорязване на ръба, порьозност, деформация на заваръчния шев и т.н., като дефектите могат да бъдат значително потиснати чрез регулиране на параметрите на процеса и използване на многофокусен процес на лазерно запояване.
Процес на лазерно-дъгово композитно заваряване на автомобилни каросерии
Принципът на процеса на лазерно-дъгово композитно заваряване е следният: два източника на топлина, лазер и дъга, се използват за едновременно въздействие върху повърхността на детайла, който ще бъде заварен, и детайлът се разтопява и втвърдява, за да образува заваръчен шев. Диаграмата по-долу показва процеса на лазерно заваряване.
Лазерно-дъгово композитно заваряване съчетава предимствата на лазерното заваряване и електродъговото заваряване: първо, под действието на двойни източници на топлина, скоростта на заваряване може да се увеличи, входящата топлина става по-малка, деформацията на заваръчния шев е малка, запазвайки характеристиките на лазерното заваряване ; второ, по-добра способност за свързване, по-голяма толерантност на празнината на монтажа; трето, скоростта на втвърдяване на разтопения басейн става по-бавна, което е благоприятно за елиминиране на пори, пукнатини и други заваръчни дефекти, подобряване на организацията и производителността на засегнатата от топлина зона Четвърто, поради дъгата, тя може да заварява материали с висока отразяваща способност и висока топлопроводимост, с по-широк набор от използвани материали.
В процеса на производство на каросерии, процесът на лазерно дъгово композитно заваряване е основно заваряване на компоненти от алуминиева сплав на тялото и различни метали от алуминиева сплав - стомана, за монтажната празнина на по-големите части на заваряването, като частта на вратата на автомобила на местоположението на заваряването, това е така, защото празнината при сглобяване е благоприятна за ефективността на свързване на лазерно-дъгово композитно заваряване. В допълнение, лазерно-MIG електродъгова композитна технология за заваряване се прилага и към позицията на страничната греда на покрива на каросерията на Audi.
В процеса на заваряване на каросерията на автомобила лазерно-дъговото композитно заваряване има предимството на голям толеранс на междините в сравнение с единично лазерно заваряване, но лазерно-дъговото композитно заваряване изисква цялостно разглеждане на относителната позиция на лазера и дъгата, параметрите на лазерно заваряване, дъгата параметри и други фактори. Поведението на топло- и масовия пренос на процеса на лазерно-дъгово заваряване е сложно, особено регулирането на енергията при заваряване на хетерогенни материали и механизмът на регулиране на дебелината на IMC и тъканта все още е неясен и изисква по-нататъшно укрепване на изследванията.
Други процеси за лазерно заваряване на каросерии на автомобили
Лазерното заваряване в дълбок стоп, лазерното заваряване с пълнеж, лазерното спояване и лазерно-дъговото композитно заваряване и други заваръчни процеси имат по-зряла теория и широк спектър от практически приложения. Тъй като изискванията на автомобилната индустрия за ефективност на заваряване на каросерията се увеличават и търсенето на заваряване на различни материали в лекото производство се увеличава, лазерното точково заваряване, лазерното осцилационно заваряване, заваряването с много лазерни лъчи и лазерното летящо заваряване привлякоха внимание.
Процес на лазерно точково заваряване
Лазерното точково заваряване е усъвършенствана технология за лазерно заваряване с изключителни предимства на висока скорост на заваряване и висока точност на заваряване. Основният принцип на лазерното точково заваряване е фокусирането на лазерния лъч върху точка от частта, която ще бъде заварена, така че металът в тази точка да се разтопи мигновено и чрез регулиране на лазерната плътност за постигане на заваряване с топлинна проводимост или ефект на заваряване с дълбоко топене, когато лазерният лъч спре да работи, течният метал се връща, втвърдява се и образува съединение.
Има две основни форми на лазерно точково заваряване: импулсно лазерно точково заваряване и непрекъснато лазерно точково заваряване. Лазерният лъч при импулсно лазерно точково заваряване има висока пикова енергия, но времето на действие е кратко и обикновено се използва за заваряване на леки метали като магнезиеви и алуминиеви сплави. При непрекъснатото лазерно точково заваряване лазерният лъч има висока средна мощност и дълго време на лазерно действие и се използва най-вече за заваряване на стомана.
При заваряването на автомобилни каросерии, в сравнение със съпротивителното точково заваряване, лазерното точково заваряване има предимствата на безконтактна и самостоятелно проектирана траектория на точково заваряване, която може да отговори на търсенето за висококачествено заваряване при различни междини на обиколката на материалите на каросерията на автомобила.
Процес на лазерно осцилационно заваряване
Лазерното осцилационно заваряване е нова технология за лазерно заваряване, която беше предложена през последните години и получи широко внимание. Принципът на тази технология е да се постигне бързо, подредено и малко трептене на лазерния лъч чрез интегриране на осцилиращо огледало в лазерната заваръчна глава, като по този начин се постига ефектът на разбъркване на лъча, докато се движи напред по време на лазерно заваряване.
Основните траектории на трептене в процеса на лазерно осцилационно заваряване включват: напречно колебание, надлъжно колебание, кръгово колебание и безкрайно колебание. Процесът на лазерно осцилационно заваряване има значителни предимства при заваряване на каросерии на автомобили, тъй като състоянието на потока на стопилката се променя значително от колебанията на лазерния лъч, така че процесът може да елиминира неслети дефекти, да постигне усъвършенстване на зърното и да потисне порьозността при заваряването на един и същ материал за автомобилна каросерия и подобряване на проблемите с недостатъчното смесване на различни материали и лошите механични свойства на заваръчния шев при заваряване на различни материали за автомобилна каросерия.
Процес на многолазерно заваряване
Понастоящем влакнестите лазери могат да се използват за разделяне на един лазерен лъч на множество лазерни лъчи с помощта на модул за разделяне на лъча, инсталиран в заваръчната глава. Заваряването с множество лазерни лъчи е еквивалентно на прилагането на множество източници на топлина в процеса на заваряване. Чрез регулиране на разпределението на енергията на лъча, различните лъчи могат да постигнат различни функции, като например: лъчът с по-висока енергийна плътност е основният лъч, отговорен за дълбокото заваряване в стопилка; подлъчът с по-ниска енергийна плътност може да почисти и загрее предварително повърхността на материала и да увеличи абсорбцията на енергията на лазерния лъч от материала.
Процесът на заваряване с много лазерни лъчи може да подобри поведението на изпарение на цинковите пари и динамичното поведение на стопилката по време на заваряването на поцинковани стоманени листове, да подобри проблема с пръскането и да подобри якостта на опън на заваръчния шев.
Процес на лазерно заваряване
Технологията за лазерно заваряване е нова технология за лазерно заваряване с висока ефективност на заваряване и автономно проектиране на заваръчната траектория. Основният принцип на лазерното летящо заваряване е, че когато лазерният лъч пада върху X и Y огледалата на сканиращото огледало, ъгълът на огледалото се контролира чрез автономно програмиране, за да се постигне отклонение на лазерния лъч под произволен ъгъл.
Традиционно лазерното заваряване на автомобилни каросерии разчита главно на заваръчния робот, който да задвижва лазерната заваръчна глава за синхронно движение за постигане на ефекта на заваряване. Повтарящото се възвратно-постъпателно движение на заваръчния робот обаче силно ограничава ефективността на заваряването на каросерията на автомобила поради големия брой заварки и голямата дължина на заваръчните шевове. За разлика от това, лазерното заваряване може да се постигне в определен диапазон чрез просто регулиране на ъгъла на рефлектора. Следователно технологията за лазерно заваряване може значително да подобри ефективността на заваряване и има широка перспектива за приложение.
Резюме
С развитието на автомобилната индустрия бъдещето на технологията за заваряване на каросерии ще продължи да се развива както в процеса на заваряване, така и в интелигентната технология.
Каросерията на автомобилите, особено каросерията на нови енергийни превозни средства, се развива в посока намаляване на теглото. Леките сплави, композитните материали и хетерогенните материали ще бъдат по-широко използвани в каросерията на автомобилите, конвенционалния процес на лазерно заваряване е трудно да отговори на изискванията за заваряване, така че висококачественият и ефективен процес на заваряване ще се превърне в бъдеща тенденция за развитие.
През последните години възникващият процес на лазерно заваряване, като лазерно люлеещо се заваряване, заваряване с много лазерни лъчи, лазерно летящо заваряване и т.н., е в качеството на заваряване и ефективността на заваряване на първоначалните теоретични изследвания и изследване на процеса. Бъдещето трябва да бъде нововъзникващият процес на лазерно заваряване и олекотени материали за автомобилни каросерии, заваряване на хетерогенни материали и други сценарии, тясно комбинирани, дизайн на траекторията на люлеене на лазерния лъч, механизъм за енергийно действие с много лазерни лъчи и подобряване на ефективността на заваряване в полета и други аспекти на ин- задълбочени изследвания за изследване на зрял процес на заваряване на леки автомобили.
Технологията за лазерно заваряване на автомобилни каросерии е дълбоко интегрирана с интелигентна технология, отчитането в реално време на състоянието на лазерно заваряване на каросерията на автомобилите и контролът с обратна връзка на параметрите на процеса имат решаваща роля за качеството на заваряване. Настоящата технология за интелигентно лазерно заваряване се използва най-вече за планиране и проследяване на траекторията преди заваряване и проверка на качеството след заваряване. Вътрешни и чуждестранни изследвания за откриване на заваръчни дефекти и адаптивно регулиране на параметрите са все още в начален стадий, а технологията за адаптивен контрол на параметрите на процеса на лазерно заваряване не е приложена в производството на автомобилни каросерии.
Следователно, за прилагането на технологията за лазерно заваряване в характеристиките на процеса на заваряване на автомобилни каросерии, бъдещето трябва да бъде разработено с усъвършенствана мултисензорна интелигентна сензорна система за лазерно заваряване и високоскоростна високопрецизна заваръчна система за управление, за да се гарантира, че лазерното заваряване интелигентна технология в реално време и точност на всяка връзка, чрез връзката „Планиране на траекторията преди заваряване – параметри на заваряване, адаптивен контрол, онлайн инспекция на качеството след заваряване“, за да се гарантира висококачествена и ефективна обработка.
Компанията за лазерна автоматизация Maven се фокусира върху лазерната индустрия в продължение на 14 години, ние сме специализирани в лазерно заваряване, имаме машина за лазерно заваряване с роботизирана ръка, машина за лазерно заваряване на маса, ръчна машина за лазерно заваряване, освен това имаме машина за лазерно заваряване, машина за лазерно рязане и гравираща машина за лазерно маркиране, имаме много случаи с решения за лазерно заваряване, ако се интересувате, винаги можете да се свържете с нас.
Време на публикуване: 09 декември 2022 г
