Učinkovita primjena tehnologije laserskog zavarivanja u proizvodnji automobila

Učinkovita primjena tehnologije laserskog zavarivanja u proizvodnji automobila

Tehnologija laserskog zavarivanja ima karakteristike visoke učinkovitosti i dobre fleksibilnosti procesa zavarivanja, u procesu proizvodnje automobila, može se koristiti za zavarivanje karoserije automobila i zavarivanje raznih vrsta automobilskih dijelova, smanjenje ukupne težine karoserije automobila, poboljšati preciznost montaže karoserije, zadovoljiti potražnju za proizvodnjom automobila, laganim i poboljšanim sigurnosnim performansama, a u isto vrijeme, također može smanjiti troškove proizvodnje automobila u troškovima montaže i troškovima žigosanja, te poboljšati stupanj integracije tijelo automobila. Stoga, kako aktivno i učinkovito primijeniti tehnologiju laserskog zavarivanja postala je trenutna tvrtka za proizvodnju automobila koja treba razmotriti to pitanje, sljedeće će biti posebna rasprava o primjeni tehnologije laserskog zavarivanja.

1. Pregled tehnologije laserskog zavarivanja

1.1 Princip tehnologije laserskog zavarivanja

Lasersko zavarivanje, njegova bit pripada tehnologiji zavarivanja taljenjem, s laserskom zrakom kao glavnim izvorom energije, kroz određeni udar, dovršava rad zavarivanja zavarenog spoja. Lasersku zraku treba generirati kroz optički oscilator kako bi se postigla laserska zraka velike snage na metalnoj površini, koja može brzo ispariti metal, kada rastaljena metalna tekućina omota rupe za isparavanje, može biti u reakciji na stres te metodama grijanja i hlađenja , formiranje zavara i konačno dovršetak zavarivanja metala. Treba napomenuti da laserska zraka ima različite gustoće pri različitim snagama, dubina zavara također ima utjecaj na dubinu zavara, kako se gustoća laserske zrake povećava, povećat će se dubina fuzije, zavar je dublji. Naprotiv, smanjit će stupanj dubine srastanja, dubina srastanja je plića.

1.2 Prednosti i nedostaci tehnologije laserskog zavarivanja

Tehnologija laserskog zavarivanja ima prednost jer igra važnu ulogu u trenutnoj proizvodnji automobila. Uglavnom u sljedećim aspektima: stvarno zavarivanje je podložno malom rasponu utjecaja topline, a količina deformacije je također manja. Kvaliteta i preciznost zavarivanja je veća, može jamčiti estetski stupanj pod premisom osiguranja kvalitete. Specifična operacija zavarivanja je fleksibilnija, visoka učinkovitost, može zadovoljiti potrebe poduzeća. Građevinska buka je mala i ima dobar učinak uštede energije. Primjenjivo na zavarivanje materijala s krhkom teksturom, visokom čvrstoćom i visokom talištem.

Međutim, tehnologija laserskog zavarivanja također ima određene nedostatke, a to su: visoki zahtjevi na mjestu zavarivanja i potreba da se obrati pozornost na raspon zahtjeva za zavarivanje. Nije prikladan za materijale velike debljine. Kada materijal za zavarivanje ima visoku toplinsku vodljivost, to će utjecati na učinak zavarivanja. Učinkovitost pretvorbe energije je niska, dok je vrijeme skrućivanja zavarenog kanala brže, do određene mjere, ograničavajući učinak zavarivanja.

2. Praktična primjena tehnologije laserskog zavarivanja

2.1 Lasersko samotaljivo zavarivanje

U tehnologiji laserskog zavarivanja, lasersko samotaljivo zavarivanje odnosi se na dva ili više dijelova za zavarivanje, u procesu taljenja i hlađenja nakon kohezije u cjelinu, dovršite učinkovito zavarivanje. U laserskom samotaljivom zavarivanju ne treba dodati fluks, može se dovršiti zavarivanje, može uštedjeti troškove zavarivanja. Specifični rad, pod djelovanjem laserske zrake, tako da temperatura površine zavarenog dijela vrelišta u kratkom vremenskom razdoblju, isparavanje metala će stvoriti rupu, kao što je prikazano na slici 1, u povratnom tlaku metalna para i površinska napetost tekućeg metala, gravitacija do stanja ravnoteže, rupa se više ne produbljuje, u dubini stabilne rupe nakon zatvaranja završetka laserskog dubokog zavarivanja taljenjem. Trenutačno je u proizvodnji automobila primjena laserskog samotaljivog zavarivanja opsežnija, često se koristi u tijelu zavarivanja, grupnom zavarivanju i dijelovima zavarivanja. Trenutno, Volkswagen marke Maiteng, Touguan i Sprint proizvodi, na strani zavarivanja u metodi zavarivanja taljenjem. U nekim modelima loga i Citroena, zavarivanje vrata također se koristi u laserskom samofuzionom zavarivanju. Osim toga, prema vrsti klasifikacije zavarenog šava, općenito postoje različite vrste kao što su jednostruki linearni zavareni šav, višestruki i nelinearni zavareni šav, itd. Zbog jednostavnosti proizvodnog procesa pojedinačnog zavarenog šava, sada se široko koristi.

Volkswagen u Njemačkoj 1985., najranije lasersko zavarivanje za zavarivanje šasije modela Audi, Toyota u Japanu 1986., korištenje metode laserskog zavarivanja dodane žice za zavarivanje bočnog okvira karoserije. Velika primjena tehnologije laserskog zavarivanja u Sjevernoj Americi 1993. godine, kada su Sjedinjene Države u cilju poboljšanja konkurentnosti američkog automobila s japanskim automobilom i iznijele projekt od 2 mm. Do sada su gotovo svi vodeći svjetski proizvođači automobila usvojili veliki broj tehnologija laserskog zavarivanja, uključujući strukturne dijelove automobila uključujući bočni okvir karoserije, ploče vrata, okvire prozora vjetrobranskog stakla, ploče poklopca kotača, podne ploče, srednje stupove i tako dalje .

Sjedinjene Države također su najraniji laseri velike snage uvedeni u automobilsku industriju, u središtu automobilske industrije Sjedinjenih Država u području Detroita postoje deseci laserskih stanica za obradu, koje se koriste za automobilske metalne dijelove za rezanje i zavarivanje zupčanika, tako da restilizacija automobila sa 5 godina skraćeno na 2 godine. General Motors koristio je više od dvadeset proizvodnih linija za lasersku obradu, Ford Motor Company iz Sjedinjenih Američkih Država koristio je Nd:YAG laser u kombinaciji s industrijskim robotima za zavarivanje karoserije limuzine, uvelike smanjujući troškove proizvodnje, 2000. tri glavne američke automobilske tvrtke imale su 50 posto proizvodna linija za otporno točkasto zavarivanje zamijenjena je proizvodnom linijom za lasersko zavarivanje.

U Japanu, uspješna primjena laserskog zavarivanja u proizvodnoj liniji privlači pozornost svijeta, kao što je proizvodnja karoserije automobila u implementaciji laserskog zavarivanja tankih čeličnih ploča utiskivanjem novih metoda, a sada većina svjetskih proizvođača automobila na slijediti primjer. Mnoge poznate automobilske tvrtke u svijetu izgradile su posebne proizvodne linije za lasersko zavarivanje: proizvodnu liniju za zavarivanje poda automobila Thyssen Steel, proizvodnu liniju za lasersku obradu zupčanika Volkswagena, 18 pogona tvornice automobila Mercedes-Benz u 8 tvornica instaliralo je opremu za lasersku obradu.

2.2 Lasersko zavarivanje punilom

U tehnologiji laserskog zavarivanja, princip laserskog kutnog zavarivanja je dodavanje specifičnog materijala za zavarivanje zavarenom šavu i formiranje zavarenog spoja taljenjem napunjenog materijala za zavarivanje laserskom zrakom. Lasersko ugaono zavarivanje ima očite prednosti u odnosu na tradicionalne metode zavarivanja bez ugla, kako u smislu proširenja opsega laserskog zavarivanja tako iu smislu mogućnosti zavarivanja debelih limova na nižoj razini snage i s većim učinkom zavarivanja. Treba napomenuti da, u primjeni laserskog zavarivanja žice za punjenje, ne samo za topljenje žice, već i za topljenje osnovnog materijala, tako da se proizvode male rupe u osnovnom materijalu tako da žica i osnovni materijal za punu fuziju, kako bi se stvorio novi bazen miješane taline. Mješoviti rastaljeni bazen i žica, osnovni materijal ima jasnu razliku, može poboljšati sam osnovni materijal postoje neki nedostaci u izvedbi, u korištenju razumnog sastava žice kao materijala za punjenje, kako bi se osiguralo da zavar ima visok stupanj trošenja otpornost i otpornost na koroziju.

2.3 Zavarivanje kompozita laserskim lukom

U laserskom zavarivanju, načelo kompozitnog zavarivanja laserskim lukom je kombiniranje laserskog izvora topline i luka zajedno u rastaljenoj lonci, a zatim ostvarivanje zavarivanja. Princip zavarivanja prikazan je na slici 2, a metodu zavarivanja karakterizira mala deformacija, velika brzina i velika prilagodljivost.

U serijskoj proizvodnji automobila njemačke tvrtke Audi, postupak laserskog kompozitnog zavarivanja primjenjuje se na najkritičnije zavarivanje potpuno aluminijske karoserije. Karoserija automobila je druga generacija luksuzne serije Audi A8, koja je dizajnirana za sigurnost pri udaru i otpornost na uvijanje i deformaciju. Laserski zavareni spoj ispunjava sve zahtjeve i pokazuje snažnu žilavost, veliku čvrstoću i veliku dubinu taljenja. Kako bi se ispunila visoka očekivanja kupaca za ovaj automobil, svaki detalj mora biti usavršen kako bi se osigurala kvaliteta izrade automobila. Uski zavareni šavovi laserskog hibridnog zavarivanja mogu se koristiti za izratke s visokim zahtjevima za izgledom, tada uglovi na vrhu okvira tijela ne moraju biti ispunjeni plastičnim trakama. U području proizvodnje lakih vozila moraju biti zadovoljeni svi gore navedeni zahtjevi kao i neki posebni uvjeti, a proces proizvodnje potpuno aluminijske karoserije još je stroži s obzirom na te zahtjeve.

2.4 Lasersko daljinsko zavarivanje

U tehnologiji laserskog zavarivanja, lasersko daljinsko zavarivanje može se obrađivati ​​na velikim udaljenostima uz pomoć skenirajuće vibracijske leće velike brzine za zavarivanje dijelova laserskim zrakama različitih snaga. Zbog svojih jedinstvenih tehničkih prednosti, trenutno se koristi u velikom broju Mercedes-Benz panoramskih krovnih otvora i Volkswagena, Audijevih bočnih zavarivanja. U trenutnoj primjeni laserskog daljinskog zavarivanja u proizvodnji automobila, ima sljedeće prednosti:

(1) ima veliku točnost pozicioniranja, može ostvariti brzo zavarivanje, kako bi se zadovoljile proizvodne potrebe automobilskih poduzeća.

(2) Može se kombinirati s različitim strukturnim čvrstoćama za zavarivanje, kako bi se ostvarile potrebe različitih oblika zavara.

Lasersko daljinsko zavarivanje ima visoke zahtjeve u pogledu materijala i opreme. Kada je debljina dijelova velika, nemoguće je smanjiti dubinu zavara, a posmična čvrstoća na zavaru je mala.

2.5 Lasersko lemljenje

U tehnologiji laserskog zavarivanja, tehnologija laserskog lemljenja ima prednosti lijepog oblika i snažnog brtvljenja te visoke čvrstoće zavarenog šava. Specifičan princip je fokusiranje laserske zrake na površinu žice za zavarivanje, nakon topljenja žice za zavarivanje kako bi se ispunili zavareni dijelovi, na sloj za lemljenje kako bi se završilo zavarivanje. Iako je ova metoda slična zavarivanju taljenjem, osnovni materijal se u praksi ne topi. Stoga talište materijala za lemljenje mora biti niže od tališta osnovnog materijala, a učinkovito lemljenje ostvaruje se tekućim materijalom za lemljenje. Princip je prikazan na slici 3.

Lasersko lemljenje trenutno se koristi za zavarivanje poklopaca prtljažnika u Volkswagenu, Haimi, Cheryju i Audiju, a također se koristi s vremena na vrijeme za spajanje krova i bočnih ploča u Cadillacu, Porscheu, Fordu i Volkswagenu. Kod korištenja ove tehnologije važno je imati na umu da na proces zavarivanja mogu utjecati mnogi čimbenici, a posebice parametri procesa. Na primjer, brzinu zavarivanja, snagu lasera i promjer točke potrebno je prilagoditi i dizajnirati u skladu sa stvarnim zavarivanjem kako bi se osigurala učinkovitost laserskog lemljenja.

Oprema za lasersko lemljenje obično zahtijeva leću za obradu lemljenja integriranu u ruku robota. Laserska zraka se usmjerava na spojeve ploča, pri čemu se topi žica za zavarivanje (npr. bakreno-silicijska žica) i tako spajaju dijelove. Uspjeh ovog procesa je u tome što se postiže čvrstoća spoja bliska onoj zavara i proizvodi estetski ugodan zavar. Varovi proizvedeni laserskim lemljenjem poznati su po svojim visokim svojstvima brtvljenja, glatkoći i čistoći. Kao rezultat toga, lemljeni proizvod zahtijeva malo prerade. Na primjer, karoserija se može obojiti odmah nakon čišćenja.

Korisnost diodnih lasera Laserline u području laserskog lemljenja visoko je cijenjena u cijelom svijetu. Više od 800 LDF diodnih lasera uspješno se dugo koristi u aplikacijama za sklapanje karoserije automobila diljem svijeta. Visokokvalitetno lasersko lemljenje ne karakterizira samo visoka čvrstoća zavara i mali utjecaj topline, već i visoki zahtjevi za estetiku zavarenog spoja. Glavna prednost obrade poluvodičkog lasera je u tome što proizvodi stabilnu rastaljenu. Osim toga, modul s tri točke koji je razvio Laserline nudi dodatne prednosti u primjenama lemljenja: čak i kod zavarivanja vruće pocinčanih čeličnih limova koje je teško lemiti, ova tehnologija omogućuje visokokvalitetne zavarene spojeve bez kompromisa u brzini zavarivanja.

Lasersko lemljenje dugo je bilo glavni proces u proizvodnji karoserija automobila. Međutim, sve veća upotreba pocinčanog čelika u karoserijama automobila dovela je do niza problema: povećano prskanje čestica tijekom lemljenja i valovi na spojevima žica, što je potrebno izbjeći smanjenjem brzine obrade. laserline je razvio revolucionarno rješenje za ovaj problem: upotrebom modula s više točaka, s bočnim točkama ispred glavne točke, pocinčani sloj se prvo može ukloniti oko zavara, što omogućuje uklanjanje pocinčanog sloja s zavarivanje. To omogućuje prvo uklanjanje pocinčanog sloja oko zavarenog šava, čime se osigurava glatki proces lemljenja bez potrebe za smanjenjem brzine lemljenja. Ovaj je proces dobro prihvaćen u industriji.

Konvencionalno lemljenje diodnim laserom za pocinčavanje cinka koristi tehnologiju jedne točke. Izvor lasera integriran je u robota za lemljenje. Zbog stabilizacije rastaljene mase koju proizvodi diodni laser, moguće je lasersko oblaganje srebrnih ili mjedenih podloga. Varovi su estetski dopadljivi i visoke kvalitete. Radna stabilnost LDF diodnih lasera dokazana je u serijskoj proizvodnji usporedbom YAG lasera od 4 kW s diodnim laserom od 6 kW za lemljenje Volkswagen Tourana u Wolfsburgu, Njemačka.

3. Zaključak

Za industriju proizvodnje automobila, različite tehnologije laserskog zavarivanja imaju različite vrijednosti uporabe. Različiti dijelovi automobila odabrati razumnu metodu zavarivanja, pogoduje poboljšanju ukupne kvalitete proizvodnje automobila, au troškovima zavarivanja, učinkovitosti zavarivanja kako bi se zadovoljile potrebe automobilskih poduzeća. Iz tog razloga, ovaj rad analizira princip te prednosti i nedostatke tehnologije laserskog zavarivanja, istražuje učinak primjene laserskog samotaljivog zavarivanja, laserskog zavarivanja punjenjem žice, laserskog elektrolučnog kompozitnog zavarivanja, laserskog daljinskog zavarivanja i laserskog lemljenja u proizvodnji automobila, pruža iskustvo zavarivanja za proizvodnju automobila, poboljšava razinu zavarivanja u automobilskim poduzećima i promiče zdrav i održiv razvoj industrije proizvodnje automobila. Prevedeno s www.DeepL.com/Translator (besplatna verzija)