Будучи носієм інших частин автомобіля, технологія виготовлення кузова безпосередньо визначає загальну якість виготовлення автомобіля. У процесі виготовлення кузовів автомобіля зварювання є важливим виробничим процесом. Технології зварювання, які в даний час використовуються для зварювання кузовів автомобілів, в основному включають контактне точкове зварювання, зварювання розплавленим інертним газом (зварювання MIG) і зварювання розплавом активної дуги в захисному газі (MAG), а також лазерне зварювання.
Як передова технологія зварювання з оптико-механічною інтеграцією, технологія лазерного зварювання має такі переваги, як висока щільність енергії, висока швидкість зварювання, низьке зварювальне напруження та деформація, а також хороша гнучкість порівняно з традиційною технологією зварювання кузовів автомобілів.
Конструкція кузова автомобіля є складною, а частини кузова складаються переважно з тонкостінних і вигнутих компонентів. Зварювання кузовів автомобілів стикається зі зварювальними труднощами, такими як різні матеріали кузова, різна товщина частин кузова, різні траєкторії зварювання та форми з’єднань. Крім того, зварювання кузовів автомобілів має високі вимоги до якості зварювання та ефективності зварювання.
На основі відповідних параметрів процесу зварювання лазерне зварювання може забезпечити високу втомну міцність і ударну в’язкість ключових деталей кузова автомобіля під час зварювання, забезпечуючи таким чином якість і термін служби зварювання кузова. Технологія лазерного зварювання може адаптуватися до зварювання деталей кузова автомобіля з різною формою з’єднання, різною товщиною та різними типами матеріалів, задовольняючи вимоги щодо гнучкості у виробництві кузовів автомобілів. Тому технологія лазерного зварювання є важливим технічним засобом досягнення якісного розвитку автомобільної промисловості.
Процес лазерного зварювання кузовів автомобілів
Принцип процесу лазерного зварювання глибоким плавленням: коли щільність потужності лазера досягає певного рівня, поверхня матеріалу випаровується, таким чином утворюючи замкову щілину. Коли тиск пари металу всередині отвору досягає динамічної рівноваги зі статичним тиском і поверхневим натягом навколишньої рідини, лазер може випромінювати через замкову щілину на дно отвору, і під час руху лазерного променя утворюється безперервне зварювання. формується. У процесі лазерного зварювання глибоким плавленням немає необхідності додавати допоміжний флюс або наповнювач для зварювання власного матеріалу заготовки в одне ціле.
Зварювальний шов, отриманий лазерним глибоким зварюванням, зазвичай гладкий і прямий з невеликою деформацією, що сприяє підвищенню точності виготовлення кузова автомобіля. Міцність зварного шва на розрив висока, що забезпечує якість зварювання кузова автомобіля. Швидкість зварювання висока, що сприяє підвищенню ефективності зварювального виробництва.
У процесі зварювання кузова автомобіля використання процесу лазерного зварювання глибоким плавленням може значно зменшити кількість деталей, прес-форм і зварювального інструменту, таким чином зменшуючи вагу кузова та витрати на виробництво. Однак процес лазерного глибокого зварювання плавленням є менш толерантним до монтажного зазору деталей, що зварюються, і монтажний зазор потрібно контролювати в межах від 0,05 до 2 мм. Якщо монтажний зазор занадто великий, виникнуть такі дефекти зварювання, як пористість.
Сучасні дослідження показують, що при зварюванні кузова автомобіля з того самого матеріалу, оптимізувавши параметри процесу лазерного зварювання глибоким оплавленням, можна отримати зварний шов із хорошим формуванням поверхні, меншою кількістю внутрішніх дефектів і чудовими механічними властивостями. Чудові механічні властивості зварного шва відповідають вимогам використання зварних компонентів кузова автомобіля. Однак у зварюванні кузова автомобіля алюмінієвий сплав-сталь як представник процесу лазерного зварювання гетерогенного металу глибоким плавленням не є зрілим, хоча додавання перехідного шару може отримати чудову продуктивність зварювання, але різні матеріали перехідного шару на Механізм впливу шару IMC та його вплив на мікроструктуру механізму зварювання не зрозумілий, потребує подальшого поглибленого вивчення.
Процес зварювання лазерного дроту для кузова автомобіля
Процес лазерного присадного зварювання заснований на наступному принципі: зварне з’єднання формується шляхом попереднього заповнення зварного шва певним дротом або шляхом одночасної подачі дроту під час процесу лазерного зварювання. Це еквівалентно подачі приблизно однорідної кількості дротяного матеріалу в зварювальну ванну під час лазерного зварювання глибоким оплавленням. На схемі нижче показано процес лазерного зварювання присадкою.
У порівнянні з лазерним глибоким зварюванням, лазерне зварювання наповнювачем має дві переваги при зварюванні кузова автомобіля: по-перше, воно може значно покращити допуск монтажного зазору між зварюваними частинами кузова автомобіля та вирішити проблему вимоги до великого зазору скосу для лазерного зварювання глибоким плавленням. ; по-друге, він може покращити розподіл тканини в зоні зварювання, використовуючи дроти з різним вмістом складу, а потім регулювати продуктивність зварювання.
У процесі виробництва автомобільних кузовів процес лазерного зварювання наповнювачем в основному використовується для зварювання деталей кузова з алюмінієвого сплаву та сталі. Особливо в процесі зварювання деталей кузова автомобіля з алюмінієвого сплаву поверхневий натяг розплавленої ванни невеликий, що може легко призвести до колапсу розплавленої ванни, тоді як процес зварювання лазерним наповнювачем може краще вирішити проблему колапсу розплавленої ванни через розплавлення дроту в процесі лазерного зварювання.
Процес лазерної пайки кузова автомобіля
Процес лазерної пайки базується на наступному принципі: за допомогою лазера як джерела тепла лазерний промінь фокусується та випромінюється на поверхню дроту, дріт плавиться, розплавлений дріт стікає вниз і заповнює зварювану деталь, і металургійні ефекти, такі як плавлення та дифузія, відбуваються між паяним матеріалом і заготовкою, таким чином з’єднуючи заготовку. На відміну від процесу лазерного зварювання наповнювачем, процес лазерного паяння розплавляє лише дріт, а не зварювану деталь. Лазерна пайка має добру зварювальну стабільність, але міцність отриманого зварного шва на розрив низька. На рисунку 3 показано застосування процесу лазерного паяння при зварюванні кришки багажного відділення автомобіля
У процесі зварювання кузова автомобіля процес лазерного паяння в основному використовується для зварювання частин кузова, які не потребують високої міцності з’єднання, наприклад, зварювання між верхньою кришкою та бічними обрамленнями, зварювання між верхньою та нижньою частинами багажника. кришка відсіку тощо. Верхня кришка VW, Audi та інших моделей середнього та високого класу виготовляється з використанням процесу лазерної пайки.
Основні дефекти лазерних паяних з'єднань автомобільних кузовів включають прогризання кромки, пористість, деформацію зварного шва тощо, і дефекти можуть бути значно придушені шляхом регулювання параметрів процесу та використання процесу багатофокусної лазерної пайки.
Процес лазерно-дугового композитного зварювання кузова автомобіля
Принцип процесу лазерно-дугового композитного зварювання полягає в наступному: двома джерелами тепла, лазером і дугою, одночасно діють на поверхню заготовки, що зварюється, і заготовка розплавляється і твердне, утворюючи зварний шов. На схемі нижче показаний процес лазерно-дугового зварювання.
Лазерно-дугове композитне зварювання поєднує в собі переваги лазерного зварювання та дугового зварювання: по-перше, під дією подвійних джерел тепла швидкість зварювання може бути збільшена, підведення тепла стає меншим, деформація шва невелика, зберігаючи характеристики лазерного зварювання. ; по-друге, краща здатність до перемикання, більша толерантність до монтажного зазору; по-третє, швидкість затвердіння розплавленої ванни стає меншою, що сприяє усуненню пор, тріщин та інших дефектів зварювання, покращує організацію та продуктивність зони термічного впливу. По-четверте, завдяки дузі він здатний зварювати матеріали з високою відбивною здатністю і високою теплопровідністю, з більш широким діапазоном застосовуваних матеріалів.
У процесі виробництва кузова автомобіля процес лазерно-дугового композитного зварювання полягає в основному в зварюванні компонентів кузова з алюмінієвого сплаву та алюмінієвого сплаву та сталі різнорідних металів для монтажного зазору більших частин зварювання, таких як частина дверей автомобіля в місці розташування зварювання, це тому, що монтажний зазор сприяє перемиканню лазерно-дугового композитного зварювання. Крім того, технологія дугового композитного зварювання лазером MIG також застосована до бічної балки даху кузова Audi.
У процесі зварювання кузова автомобіля лазерно-дугове композитне зварювання має перевагу великого допуску на зазор порівняно з одним лазерним зварюванням, однак лазерно-дугове композитне зварювання вимагає комплексного розгляду відносного розташування лазера та дуги, параметрів лазерного зварювання, дуги параметри та інші фактори. Поведінка тепло- та масообміну процесу лазерно-дугового зварювання є складною, особливо енергетичне регулювання зварювання гетерогенного матеріалу та механізм регулювання товщини IMC та тканини все ще неясні та потребують подальших досліджень.
Інші процеси лазерного зварювання кузовів автомобілів
Лазерне зварювання глибоким плавленням, лазерне зварювання наповнювачем, лазерне паяння та лазерно-дугове композитне зварювання та інші процеси зварювання мають більш зрілу теорію та широкий спектр практичних застосувань. Оскільки вимоги автомобільної промисловості до ефективності зварювання кузовів зростають, а попит на зварювання різнорідних матеріалів у легкому виробництві зростає, увагу привернули лазерне точкове зварювання, лазерне коливальне зварювання, багатолазерне променеве зварювання та лазерне польотне зварювання.
Процес точкового лазерного зварювання
Лазерне точкове зварювання — це передова технологія лазерного зварювання, яка має видатні переваги високої швидкості зварювання та високої точності зварювання. Основним принципом лазерного точкового зварювання є фокусування лазерного променя на точці зварюваної деталі, щоб метал у цій точці миттєво розплавився, а також шляхом регулювання щільності лазера для досягнення ефекту теплопровідності або ефекту зварювання глибоким плавленням, коли лазерний промінь припиняє працювати, рідкий метал кипить, твердне та утворює з’єднання.
Існує дві основні форми лазерного точкового зварювання: імпульсне лазерне точкове зварювання та безперервне лазерне точкове зварювання. Лазерний промінь під час імпульсного лазерного точкового зварювання має високу пікову енергію, але час дії короткий, і зазвичай використовується для зварювання легких металів, таких як магнієві та алюмінієві сплави. При безперервному точковому лазерному зварюванні лазерний промінь має високу середню потужність і тривалий час дії лазера, і в основному використовується для зварювання сталі.
У зварюванні кузовів автомобілів, порівняно з контактним точковим зварюванням, лазерне точкове зварювання має переваги безконтактної та самостійно розробленої траєкторії точкового зварювання, що може задовольнити попит на високоякісне зварювання під різними зазорами між матеріалами кузова автомобіля.
Процес лазерного коливального зварювання
Лазерне осциляційне зварювання - це нова технологія лазерного зварювання, яка була запропонована в останні роки і отримала широку увагу. Принцип цієї технології полягає в досягненні швидкого, впорядкованого та малого коливання лазерного променя шляхом інтеграції осцилюючого дзеркала в лазерну зварювальну головку, таким чином досягаючи ефекту перемішування променя під час руху вперед під час лазерного зварювання.
Основні траєкторії коливань у процесі лазерного коливального зварювання включають: поперечні коливання, поздовжні коливання, кругові коливання та нескінченні коливання. Процес лазерного осциляційного зварювання має значні переваги при зварюванні кузовів автомобілів, оскільки стан текучості ванни розплаву значно змінюється коливанням лазерного променя, тому процес може усунути нерозплавлені дефекти, досягти подрібнення зерна та зменшити пористість при зварюванні той самий матеріал кузова автомобіля, а також вирішити проблеми недостатнього змішування різних матеріалів і поганих механічних властивостей зварного шва під час зварювання різних матеріалів кузова автомобіля.
Процес багатолазерного зварювання
В даний час волоконні лазери можна використовувати для розділення одного лазерного променя на кілька лазерних променів за допомогою модуля поділу променя, встановленого в зварювальній головці. Багатолазерне зварювання еквівалентне застосуванню кількох джерел тепла в процесі зварювання. Регулюючи розподіл енергії пучка, різні пучки можуть виконувати різні функції, наприклад: пучок з більшою щільністю енергії є основним пучком, відповідальним за зварювання глибокого розплаву; підпромінь з меншою щільністю енергії може очищати та попередньо нагрівати поверхню матеріалу та збільшувати поглинання енергії лазерного променя матеріалом.
Процес багатолазерного променевого зварювання може покращити поведінку випаровування парів цинку та динамічну поведінку ванни розплаву під час зварювання оцинкованих сталевих листів, вирішити проблему розбризкування та підвищити міцність на розрив зварного шва.
Процес лазерного польотного зварювання
Технологія лазерного польотного зварювання - це нова технологія лазерного зварювання з високою ефективністю зварювання та автономним проектуванням траєкторії зварювання. Основний принцип лазерного літального зварювання полягає в тому, що коли лазерний промінь падає на дзеркала X і Y скануючого дзеркала, кут дзеркала контролюється за допомогою автономного програмування для досягнення відхилення лазерного променя під будь-яким кутом.
Традиційно лазерне зварювання кузова автомобіля в основному покладається на роботу зварювального робота, який керує лазерною зварювальною головкою для синхронного руху для досягнення ефекту зварювання. Однак повторювані зворотно-поступальні рухи зварювального робота сильно обмежують ефективність зварювання кузова автомобіля через велику кількість зварних швів і велику довжину зварних швів. Навпаки, лазерне летюче зварювання може бути досягнуто в певному діапазоні простим регулюванням кута відбивача. Таким чином, технологія лазерного літального зварювання може значно підвищити ефективність зварювання та має широкі перспективи застосування.
Резюме
З розвитком автомобільної промисловості майбутнє технології зварювання кузовів продовжуватиме розвиватися як у процесі зварювання, так і в інтелектуальних технологіях.
Автомобільний кузов, особливо новий енергетичний кузов, розвивається в напрямку зменшення ваги. Легкі сплави, композитні матеріали та гетерогенні матеріали будуть більш широко використовуватися в автомобільному кузові, звичайний процес лазерного зварювання важко задовольнити його вимоги до зварювання, тому високоякісний та ефективний процес зварювання стане майбутнім трендом розвитку.
В останні роки нові процеси лазерного зварювання, такі як лазерне поворотне зварювання, багатолазерне променеве зварювання, лазерне зварювання тощо, були в якості зварювання та ефективності зварювання початковими теоретичними дослідженнями та дослідженням процесу. Майбутнє має стати новим процесом лазерного зварювання та легкими матеріалами для кузова автомобіля, зварюванням гетерогенних матеріалів та іншими сценаріями, які тісно поєднуються, дизайном траєкторії коливання лазерного променя, механізмом дії енергії багатолазерного променя та підвищенням ефективності зварювання в польоті та іншими аспектами ін- глибокі дослідження, щоб вивчити зрілий процес зварювання легких автомобільних кузовів.
Технологія лазерного зварювання кузова автомобіля глибоко інтегрована з інтелектуальною технологією, визначення стану лазерного зварювання кузова автомобіля в режимі реального часу та контроль параметрів процесу зі зворотним зв’язком відіграють вирішальну роль у якості зварювання. Сучасна інтелектуальна технологія лазерного зварювання здебільшого використовується для планування та відстеження траєкторії перед зварюванням, а також для контролю якості після зварювання. Вітчизняні та зарубіжні дослідження з виявлення зварювальних дефектів та адаптивного регулювання параметрів ще знаходяться на стадії зародження, а технологія адаптивного контролю параметрів процесу лазерного зварювання не знайшла застосування в кузовному виробництві.
Таким чином, для застосування технології лазерного зварювання в характеристиках процесу зварювання кузовів автомобілів, майбутнє має бути розроблено з передовою мультисенсорною інтелектуальною системою вимірювання лазерного зварювання та системою керування високошвидкісним високоточним зварювальним роботом, щоб гарантувати, що лазерне зварювання інтелектуальна технологія в режимі реального часу та точність кожної ланки за допомогою посилання «планування траєкторії перед зварюванням – параметри зварювання, адаптивний контроль, онлайн-перевірка якості після зварювання», щоб забезпечити високу якість та ефективність обробки.
Компанія Maven laser automation зосереджена на лазерній промисловості протягом 14 років, ми спеціалізуємося на лазерному зварюванні, у нас є лазерний зварювальний апарат з роботизованою рукою, настільний автоматичний лазерний зварювальний апарат, портативний лазерний зварювальний апарат, крім того, у нас також є лазерний зварювальний апарат, лазерний різальний апарат і гравірувальна машина для лазерного маркування, у нас є багато варіантів рішення для лазерного зварювання, якщо ви зацікавлені, ви завжди можете зв’язатися з нами.
Час публікації: 09 грудня 2022 р
