Efektívna aplikácia technológie laserového zvárania v automobilovej výrobe
Technológia laserového zvárania má vlastnosti vysokej účinnosti a dobrej flexibility zváracieho procesu, v procese výroby automobilov sa dá použiť na zváranie karosérie automobilu a zváranie rôznych typov automobilových dielov, zníženie celkovej hmotnosti karosérie automobilu, zlepšiť presnosť montáže karosérie, uspokojiť dopyt po ľahkej výrobe automobilov a zlepšenie výkonu v oblasti bezpečnosti a zároveň to môže tiež znížiť náklady na výrobu automobilov v nákladoch na montáž a lisovanie a zlepšiť stupeň integrácie karoséria auta. Preto, ako aktívne a efektívne aplikovať technológiu laserového zvárania, sa stalo, že súčasné podniky vyrábajúce automobily musia túto otázku zvážiť, nasleduje konkrétna diskusia o aplikácii technológie laserového zvárania.
1. Prehľad technológie laserového zvárania
1.1 Princíp technológie laserového zvárania
Laserové zváranie, jeho podstata patrí do technológie zvárania taveninou, s laserovým lúčom ako hlavným zdrojom energie, určitým dopadom dotvára zváracie práce zvarenca. Laserový lúč je potrebné generovať cez optický oscilátor, aby sa dosiahol vysokovýkonný laserový lúč na kovovom povrchu, ktorý môže rýchlo odpariť kov, keď roztavený kov obalí odparovacie otvory, môže byť v stresovej reakcii a metódach zahrievania a chladenia. , vytvorenie zvaru a nakoniec dokončenie zvárania kovu. Treba si uvedomiť, že laserový lúč má rôznu hustotu pri rôznych výkonoch, hĺbka zvaru má vplyv aj na hĺbku zvaru, keďže hustota laserového lúča sa zvyšuje, zväčšuje sa hĺbka tavenia, zvar je hlbší. Naopak, zníži stupeň hĺbky pretavenia, hĺbka splynutia je plytšia.
1.2 Výhody a nevýhody technológie laserového zvárania
Technológia laserového zvárania má tú výhodu, že hrá dôležitú úlohu v súčasnej výrobe automobilov. Hlavne v nasledujúcich aspektoch: skutočné zváranie je vystavené malému rozsahu tepelného vplyvu a miera deformácie je tiež nižšia. Kvalita a presnosť zvárania je vyššia, môže zaručiť estetický stupeň pod predpokladom zabezpečenia kvality. Špecifická zváracia operácia je flexibilnejšia, vysoká účinnosť, môže uspokojiť potreby podnikov. Stavebný hluk je malý a má dobrý účinok na úsporu energie. Použiteľné pre krehkú textúru, vysokú pevnosť a zváranie materiálov s vysokým bodom topenia.
Technológia laserového zvárania má však aj určité nedostatky, ktorými sú: vysoké požiadavky na zváraciu polohu a nutnosť venovať pozornosť rozsahu požiadaviek zvárania. Nie je vhodný pre materiály s veľkou hrúbkou. Keď má zvárací materiál vysokú tepelnú vodivosť, zvárací účinok bude ovplyvnený. Účinnosť premeny energie je nízka, zatiaľ čo čas tuhnutia zvarového kanála je rýchlejší, do určitej miery obmedzuje zvárací efekt.
2. Praktická aplikácia technológie laserového zvárania
2.1 Laserové samotavné zváranie
V technológii laserového zvárania sa laserové samotavné zváranie týka dvoch alebo viacerých zváracích častí, v procese tavenia a chladenia po súdržnosti do celku dokončite efektívne zváranie. V laserovom samotavnom zváraní nie je potrebné pridávať tavivo, môže byť dokončené zváranie, môže ušetriť náklady na zváranie. Špecifická operácia, pri pôsobení laserového lúča, takže povrchová teplota zváranej časti bodu varu v krátkom časovom období, odparovanie kovu vytvorí dieru, ako je znázornené na obrázku 1, v tlaku spätného rázu para kovu a povrchové napätie tekutého kovu, gravitácia na dosiahnutie rovnovážneho stavu, diera už nie je prehĺbená, v hĺbke stabilnej diery po uzavretí dokončenie laserového hlbokého tavného zvárania. V súčasnosti je vo výrobe automobilov aplikácia laserového samotavného zvárania rozsiahlejšia, často sa používa v tele zvaru, skupinovom zváraní a častiach zvárania. V súčasnosti sú produkty značky Volkswagen Maiteng, Touguan a Sprint, v strane zvárania metódou tavného zvárania. U niektorých modelov loga a Citroenu sa zváranie dverí používa aj pri laserovom samotavnom zváraní. Okrem toho, podľa typu klasifikácie zvarového švu, vo všeobecnosti existujú rôzne typy, ako je jednoduchý lineárny zvarový šev, viacnásobný a nelineárny zvarový šev atď. Vzhľadom na jednoduchosť výrobného procesu jediného zvarového švu je teraz široko používaný.
Volkswagen v Nemecku v roku 1985, prvé laserové zváranie pre zváranie podvozku modelu Audi, Toyota v Japonsku v roku 1986, použitie metódy zvárania laserom s pridaným drôtom na zváranie bočného rámu karosérie. Veľkoobjemová aplikácia technológie laserového zvárania v Severnej Amerike v roku 1993, keď Spojené štáty americké s cieľom zlepšiť konkurencieschopnosť automobilu Spojených štátov s japonským automobilom predložili 2 mm projekt. Doteraz takmer všetci poprední svetoví výrobcovia automobilov prijali veľké množstvo technológií laserového zvárania, ktoré zahŕňajú konštrukčné diely automobilov vrátane bočného rámu karosérie, panelov dverí, okenných rámov čelného skla, panelov krytov kolies, podlahových panelov, medziľahlých stĺpikov atď. .
Spojené štáty americké sú tiež prvé vysokovýkonné lasery zavedené do automobilového priemyslu, v centre automobilového priemyslu Spojených štátov v oblasti Detroitu sú desiatky laserových spracovateľských staníc, ktoré sa používajú na automobilové kovové časti rezania a zvárania ozubených kolies, takže prestavba automobilu z 5 rokov na 2 roky skrátená. General Motors použila viac ako dvadsať výrobných liniek na laserové spracovanie, americká Ford Motor Company použila Nd:YAG laser v kombinácii s priemyselnými robotmi na zváranie karosérie sedanu, čím sa výrazne znížili výrobné náklady, v roku 2000 mali tri veľké americké automobilové spoločnosti 50 percent výrobná linka na odporové bodové zváranie bola nahradená výrobnou linkou na laserové zváranie.
V Japonsku je úspešná aplikácia laserového zvárania vo výrobnej linke pre svetovú pozornosť, napríklad vo výrobe karosérií automobilov pri implementácii laserového zvárania tenkých oceľových plechov lisovaním lisovaním nových metód, a teraz väčšina svetových výrobcov automobilov na nasledovať príklad. Mnoho známych automobilových spoločností na svete postavilo špeciálne výrobné linky na laserové zváranie: výrobná linka na zváranie podláh automobilov Thyssen Steel, výrobná linka na laserové spracovanie ozubených kolies Volkswagen, 18 závodov automobilky Mercedes-Benz v 8 závodoch inštalovalo zariadenia na laserové spracovanie.
2.2 Laserové plniace zváranie
V technológii laserového zvárania je princípom laserového kútového zvárania pridanie špecifického zváracieho materiálu do zvarového švu a vytvorenie zvarového spoja roztavením naplneného zváracieho materiálu laserovým lúčom. Laserové kútové zváranie má zjavné výhody oproti tradičným nekútovým metódam zvárania, a to tak z hľadiska rozšírenia rozsahu laserového zvárania, ako aj z hľadiska možnosti zvárať hrubé plechy pri nižšom výkone a s vyšším zváracím účinkom. Je potrebné poznamenať, že pri aplikácii laserového zvárania drôtom sa drôt nielen roztaví, ale aj roztaví základný materiál, takže výroba malých otvorov v základnom materiáli tak, aby drôt a základný materiál pre úplná fúzia, aby sa vytvoril nový zmiešaný bazén taveniny. Zmiešaný roztavený bazén a drôt, základný materiál má jasný rozdiel, môže zlepšiť samotný základný materiál, existujú určité výkonnostné nedostatky, pri použití primeraného zloženia drôtu ako výplňového materiálu, aby sa zabezpečilo, že zvar má vysoký stupeň opotrebovania odolnosť a odolnosť proti korózii.
2.3 Laserové oblúkové kompozitné zváranie
Pri laserovom zváraní je princípom laserového oblúkového kompozitného zvárania spojenie laserového zdroja tepla a oblúka v roztavenom bazéne dohromady a následné zváranie. Princíp zvárania je znázornený na obrázku 2 a spôsob zvárania sa vyznačuje malou deformáciou, vysokou rýchlosťou a vysokou prispôsobivosťou.
V nemeckej sériovej výrobe automobilov Audi sa proces zvárania laserovým oblúkom aplikuje na najkritickejšie zváranie celohliníkových karosérií. Karoséria je druhou generáciou luxusného radu Audi A8, ktorá je navrhnutá pre bezpečnosť pri náraze a odolnosť voči krúteniu a deformácii. Laserový oblúkový kompozitný zvar spĺňa všetky požiadavky a vykazuje silnú húževnatosť, vysokú pevnosť a veľkú hĺbku tavenia. Aby sa splnili vysoké očakávania zákazníkov od tohto auta, každý detail musí byť zdokonalený, aby sa zabezpečila kvalita konštrukcie auta. Úzke zvarové švy laserového hybridného zvárania je možné použiť pre obrobky s vysokými nárokmi na vzhľad, potom nemusia byť rohy v hornej časti rámu karosérie vyplnené plastovými lištami. V oblasti výroby ľahkých vozidiel musia byť splnené všetky vyššie uvedené požiadavky, ako aj niektoré špeciálne podmienky, pričom výrobný proces celohliníkovej karosérie je s ohľadom na tieto požiadavky ešte prísnejší.
2.4 Laserové diaľkové zváranie
V technológii laserového zvárania môže byť laserové diaľkové zváranie spracované na veľké vzdialenosti pomocou vysokorýchlostnej skenovacej vibračnej šošovky na zváranie dielov laserovými lúčmi rôznych výkonov. Pre svoje jedinečné technické výhody sa v súčasnosti používa vo veľkom počte panoramatických strešných okien Mercedes-Benz a Volkswagen, bočných zvarov Audi. V súčasnej aplikácii laserového diaľkového zvárania vo výrobe automobilov má nasledujúce výhody:
(1) má silnú presnosť polohovania, dokáže realizovať rýchle zváranie, aby vyhovovalo výrobným potrebám automobilových podnikov.
(2) Možno kombinovať s rôznou konštrukčnou pevnosťou na zváranie, aby sa realizovali potreby rôznych tvarov zvarov.
Laserové diaľkové zváranie má vysoké nároky z hľadiska materiálov a zariadení. Keď je hrúbka dielov veľká, nie je možné zmenšiť hĺbku zvaru a pevnosť v šmyku pri zvare je nízka.
2.5 Laserové spájkovanie
V technológii laserového zvárania má technológia laserového spájkovania výhody krásneho tvaru a silného tesnenia a vysokej pevnosti zvarového švu. Špecifickým princípom je zaostrenie laserového lúča na povrch zváracieho drôtu, po roztavení zváracieho drôtu na vyplnenie zváraných častí, na spájkovanie vrstvy na dokončenie zvárania. Aj keď je táto metóda podobná tavnému zváraniu, základný materiál sa v praxi neroztaví. Preto musí byť bod topenia spájkovacieho materiálu nižší ako bod topenia základného materiálu a efektívne spájkovanie je realizované kvapalným spájkovacím materiálom. Princíp je znázornený na obrázku 3.
Laserové spájkovanie sa v súčasnosti používa na zváranie veka batožinového priestoru vo vozidlách Volkswagen, Haima, Chery a Audi a z času na čas sa používa aj na spojenie strešných a bočných panelov v automobiloch Cadillac, Porsche, Ford a Volkswagen. Pri použití tejto technológie je dôležité si uvedomiť, že proces zvárania môže byť ovplyvnený mnohými faktormi, najmä procesnými parametrami. Napríklad rýchlosť zvárania, výkon lasera a priemer bodu je potrebné upraviť a navrhnúť v spojení so skutočným zváraním, aby sa zabezpečila účinnosť laserového spájkovania.
Zariadenia na spájkovanie laserom zvyčajne vyžadujú šošovku na spracovanie spájkovania integrovanú do ramena robota. Laserový lúč sa sústreďuje na spoje dosiek, natavuje zvárací drôt (napr. medeno-kremíkový drôt) a tým spája diely dohromady. Úspech tohto procesu spočíva v tom, že dosahuje pevnosť spoja blízku pevnosti zvaru a vytvára esteticky príjemný zvarový šev. Zvary vyrobené laserovým spájkovaním sú známe svojimi vysokými tesniacimi vlastnosťami, hladkosťou a čistotou. Výsledkom je, že spájkovaný výrobok vyžaduje len malé prepracovanie. Napríklad karoséria môže byť lakovaná priamo po vyčistení.
Užitočnosť diódových laserov Laserline v oblasti laserového spájkovania je celosvetovo vysoko cenená. Viac ako 800 LDF diódových laserov sa dlhodobo úspešne používa pri montáži karosérií automobilov po celom svete. Kvalitné spájkovanie laserom sa vyznačuje nielen vysokou pevnosťou zvaru a nízkym tepelným rázom, ale aj vysokými nárokmi na estetiku zvarového spoja. Hlavnou výhodou spracovania polovodičového lasera je, že vytvára stabilnú roztavenú nádrž. Okrem toho trojbodový modul vyvinutý spoločnosťou Laserline ponúka ďalšie výhody v aplikáciách spájkovania: aj pri zváraní ťažko spájkovateľných žiarovo pozinkovaných oceľových plechov umožňuje táto technológia vysokokvalitné zvarové spoje bez kompromisov v rýchlosti zvárania.
Laserové spájkovanie je už dlho hlavným procesom pri výrobe karosérií automobilov. Rastúce používanie galvanizovanej ocele v karosériách automobilov však viedlo k množstvu problémov: zvýšenému rozstreku častíc počas spájkovania a zvlnenie na spojoch drôtov, ktorým je potrebné sa vyhnúť znížením rýchlosti spracovania. Spoločnosť laserline vyvinula prelomové riešenie tohto problému: použitím viacbodového modulu s bočnými bodmi pred hlavným bodom je možné najskôr odstrániť galvanizovanú vrstvu z okolia zvaru, čím je možné odstrániť pozinkovanú vrstvu zo zvaru. zvar. To umožňuje najskôr odstrániť galvanizovanú vrstvu okolo zvarového švu, čím sa zabezpečí hladký proces spájkovania bez toho, aby bolo potrebné znížiť rýchlosť spájkovania. Tento proces bol v priemysle dobre prijatý.
Konvenčné spájkovanie diódovým laserom so zinkovaním používa jednobodovú technológiu. Laserový zdroj je integrovaný do spájkovacieho robota. Vďaka stabilizácii roztaveného kúpeľa produkovaného diódovým laserom je možné laserové plátovanie strieborných alebo mosadzných substrátov. Zvary sú esteticky príjemné a vysoko kvalitné. Prevádzková stabilita LDF diódových laserov bola preukázaná v sériovej výrobe porovnaním 4 kW YAG lasera s 6 kW diódovým laserom na spájkovanie Volkswagen Touran v nemeckom Wolfsburgu.
3. Záver
Pre automobilový priemysel má iná technológia laserového zvárania rôznu úžitkovú hodnotu. Rôzne časti automobilu na výber primeranej metódy zvárania prispievajú k zlepšeniu celkovej kvality výroby automobilov a nákladov na zváranie, účinnosti zvárania, aby vyhovovali potrebám automobilových podnikov. Z tohto dôvodu tento článok analyzuje princíp a výhody a nevýhody technológie laserového zvárania, skúma aplikačný efekt laserového samotavného zvárania, zvárania laserovým drôtovým plnením, laserového oblúkového kompozitného zvárania, laserového diaľkového zvárania a laserového spájkovania vo výrobe automobilov, poskytuje skúsenosti so zváraním pre výrobu automobilov, zlepšuje úroveň zvárania automobilových podnikov a podporuje zdravý a trvalo udržateľný rozvoj automobilového priemyslu. Preložené s www.DeepL.com/Translator (bezplatná verzia)
