Lāzermetināšanas tehnoloģijas efektīva pielietošana automobiļu ražošanā

Lāzermetināšanas tehnoloģijas efektīva pielietošana automobiļu ražošanā

Lāzera metināšanas tehnoloģijai ir augstas efektivitātes un labas metināšanas procesa elastības īpašības, automašīnu ražošanas procesā to var izmantot automašīnu virsbūves metināšanai un dažāda veida automašīnu detaļu metināšanai, samazina automašīnas virsbūves kopējo svaru, uzlabot virsbūves montāžas precizitāti, apmierināt pieprasījumu pēc vieglo automašīnu ražošanas un drošības veiktspējas uzlabošanas, un tajā pašā laikā tas var arī samazināt automašīnu ražošanas izmaksas montāžas izmaksās un štancēšanas izmaksās, kā arī uzlabot integrācijas pakāpi. automašīnas virsbūve. Tāpēc, kā aktīvi un efektīvi piemērot lāzera metināšanas tehnoloģija ir kļuvusi par pašreizējo automobiļu ražošanas uzņēmumiem ir jāapsver jautājums, turpmāk būs īpaša diskusija par lāzera metināšanas tehnoloģiju piemērošanu.

1. Lāzermetināšanas tehnoloģijas pārskats

1.1 Lāzermetināšanas tehnoloģijas princips

Lāzermetināšana, tās būtība pieder pie kausējuma metināšanas tehnoloģijas, ar lāzera staru kā galveno enerģijas avotu, ar noteiktu triecienu pabeidz metinājuma metināšanas darbus. Lāzera stars jāģenerē caur optisko oscilatoru, lai panāktu, ka lielas jaudas lāzera stars uz metāla virsmas var ātri iztvaikot metālu, kad izkausētais metāls iesaiņo iztvaikošanas caurumus, var būt stresa reakcijas un sildīšanas un dzesēšanas metodēs. , metināšanas šuves veidošanos un galu galā pabeidz metāla metināšanu. Jāņem vērā, ka lāzera staram ir atšķirīgs blīvums pie dažādām jaudām, arī metinājuma šuves dziļums ietekmē šuves dziļumu, jo palielinās lāzera stara blīvums, palielinās saplūšanas dziļums, metinājuma šuve ir dziļāka. Gluži pretēji, tas samazinās saplūšanas dziļuma pakāpi, saplūšanas dziļums ir seklāks.

1.2 Lāzermetināšanas tehnoloģijas priekšrocības un trūkumi

Lāzermetināšanas tehnoloģijai ir priekšrocība, ka tai ir svarīga loma pašreizējā automobiļu ražošanā. Galvenokārt šādos aspektos: faktiskā metināšana ir pakļauta nelielam siltuma ietekmes diapazonam, un arī deformācijas apjoms ir mazāks. Metināšanas kvalitāte un precizitāte ir augstāka, var garantēt estētisko pakāpi saskaņā ar kvalitātes nodrošināšanas priekšnoteikumu. Īpaša metināšanas darbība ir elastīgāka, augsta efektivitāte, var apmierināt uzņēmumu vajadzības. Celtniecības troksnis ir mazs, un tam ir labs enerģijas taupīšanas efekts. Piemērots trauslas tekstūras, augstas stiprības un augstas kušanas temperatūras materiālu metināšanai.

Taču lāzermetināšanas tehnoloģijai ir arī noteikti defekti, kas ir šādi: augstas prasības metināšanas pozīcijai un nepieciešamība pievērst uzmanību metināšanas prasību diapazonam. Tas nav piemērots materiāliem ar lielu biezumu. Ja metināšanas materiālam ir augsta siltumvadītspēja, tiks ietekmēts metināšanas efekts. Enerģijas pārveidošanas efektivitāte ir zema, savukārt metināšanas kanāla sacietēšanas laiks ir ātrāks, zināmā mērā ierobežojot metināšanas efektu.

2. Lāzermetināšanas tehnoloģijas praktiskā pielietošana

2.1 Lāzera paškūstošā metināšana

Lāzermetināšanas tehnoloģijā lāzera pašakūstošā metināšana attiecas uz divām vai vairākām metināšanas daļām, kausēšanas un dzesēšanas procesā pēc saliedēšanas veselumā pabeidz efektīvu metināšanu. Lāzera paškušanas metināšanai nav nepieciešams pievienot plūsmu, var pabeigt metināšanu, var ietaupīt metināšanas izmaksas. Īpaša darbība lāzera stara iedarbībā, lai viršanas punkta metinātās daļas virsmas temperatūra īsā laika periodā metāla iztvaikošana radītu caurumu, kā parādīts 1. attēlā, atsitiena spiedienā metāla tvaiki un šķidrā metāla virsmas spraigums, gravitācija, lai sasniegtu līdzsvara stāvokli, caurums vairs netiek padziļināts, stabila cauruma dziļumā pēc lāzera dziļkausēšanas metināšanas pabeigšanas. Pašlaik automobiļu ražošanā lāzera paškušanas metināšanas pielietojums ir plašāks, bieži tiek izmantots metināšanas korpusā, grupas metināšanā un metināšanas daļās. Patlaban Volkswagen zīmola Maiteng, Touguan un Sprint produkti sānos tiek metināti kausētās metināšanas metodē. Dažos logotipa un Citroen modeļos durvju metināšana tiek izmantota arī lāzera paškausēšanas metināšanā. Turklāt, atkarībā no metināšanas šuvju klasifikācijas veida, parasti ir dažādi veidi, piemēram, viena lineāra metināšanas šuve, daudzskaitļa un nelineāra metināšanas šuve utt. Viena metināšanas šuves ražošanas procesa vienkāršības dēļ tagad tiek plaši izmantots.

Volkswagen Vācijā 1985. gadā, agrākā lāzera metināšana Audi modeļa šasijas metināšanai, Toyota Japānā 1986. gadā, pievienoja stieples lāzermetināšanas metodi virsbūves sānu rāmja metināšanai. Ziemeļamerikas liela apjoma lāzera metināšanas tehnoloģiju pielietojums 1993. gadā, kad ASV, lai uzlabotu Amerikas Savienoto Valstu automašīnu konkurētspēju ar Japānas automašīnu, un izvirzīja 2 mm projektu. Līdz šim gandrīz visi pasaules vadošie automobiļu ražotāji ir pieņēmuši lielu skaitu lāzermetināšanas tehnoloģiju, kas ietver automobiļu konstrukciju daļas, tostarp virsbūves sānu rāmi, durvju paneļus, vējstikla logu rāmjus, riteņu pārsega paneļus, grīdas paneļus, starpstabus un tā tālāk. .

Amerikas Savienotās Valstis ir arī agrākie lieljaudas lāzeri, kas ieviesti automobiļu rūpniecībā, Amerikas Savienoto Valstu automobiļu rūpniecības centrā Detroitas apgabalā ir desmitiem lāzera apstrādes staciju, ko izmanto automašīnu metāla daļām zobratu griešanai un metināšanai, lai automašīnu pārveidošana no 5 gadiem uz 2 gadiem saīsināta. General Motors ir izmantojis vairāk nekā divdesmit lāzera apstrādes ražošanas līnijas, ASV Ford Motor Company izmantoja Nd: YAG lāzeru kombinācijā ar industriālajiem robotiem, lai metinātu sedana virsbūvi, ievērojami samazinot ražošanas izmaksas, 2000. gadā trīs lielākajiem ASV automobiļu uzņēmumiem bija 50 procenti no pretestības punktmetināšanas ražošanas līnija tika aizstāta ar lāzermetināšanas ražošanas līniju.

Japānā pasaules uzmanības centrā ir veiksmīga lāzermetināšanas pielietošana ražošanas līnijā, piemēram, automašīnu virsbūvju ražošanā, ieviešot jaunu metožu plānu tērauda plākšņu štancēšanas formēšanas lāzermetināšanu, un tagad lielākā daļa pasaules automobiļu ražotāju sekot piemēram. Daudzi slaveni automobiļu uzņēmumi pasaulē ir uzbūvējuši īpašas lāzermetināšanas ražošanas līnijas: Thyssen Steel automašīnu grīdas metināšanas ražošanas līnija, Volkswagen zobratu lāzera apstrādes ražošanas līnija, Mercedes-Benz automobiļu rūpnīcas 18 rūpnīcas 8 rūpnīcās uzstādīja lāzera apstrādes iekārtas.

2.2. Lāzera pildmetināšana

Lāzermetināšanas tehnoloģijā lāzera filejas metināšanas princips ir pievienot specifisku metināšanas materiālu metinājuma šuvei un izveidot metināto savienojumu, izkausējot iepildīto metināšanas materiālu ar lāzera staru. Lāzera filejas metināšanai ir acīmredzamas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām metināšanas metodēm bez filejas, gan lāzermetināšanas klāsta paplašināšanas ziņā, gan attiecībā uz iespēju metināt biezas plāksnes ar mazāku jaudas līmeni un ar lielāku metināšanas efektu. Jāņem vērā, ka, pielietojot lāzera pildvielas stiepļu metināšanu, ne tikai kausēt stiepli, bet arī izkausēt pamatmateriālu, lai pamatmateriālā tiktu izveidoti nelieli caurumi, lai stieple un pamatmateriāls pilnīga saplūšana, lai radītu jaunu jauktu kausējuma baseinu. Jaukts izkausētais baseins un stieple, pamatmateriālam ir skaidra atšķirība, var uzlabot pašu pamatmateriālu, pastāv daži veiktspējas trūkumi, izmantojot saprātīgu stieples sastāvu kā pildvielu, lai nodrošinātu, ka metinājumam ir augsta nodiluma pakāpe. izturība un izturība pret koroziju.

2.3 Lāzera loka kompozītu metināšana

Lāzermetināšanā lāzera loka kompozītu metināšanas princips ir apvienot lāzera siltuma avotu un loku izkausētā baseinā un pēc tam realizēt metināšanu. Metināšanas princips ir parādīts 2. attēlā, un metināšanas metodi raksturo neliela deformācija, liels ātrums un augsta pielāgošanās spēja.

Vācu kompānijas Audi sērijas automašīnu ražošanā lāzera loka kompozītmetināšanas process tiek pielietots viskritiskākajai visa alumīnija virsbūves metināšanai. Automašīnas virsbūve ir otrās paaudzes luksusa Audi A8 sērija, kas paredzēta trieciendrošībai un izturībai pret sagriešanos un deformāciju. Lāzera loka kompozītu metināšana atbilst visām prasībām, un tai piemīt spēcīga stingrība, augsta izturība un liels saplūšanas dziļums. Lai apmierinātu klientu augstās cerības uz šo automašīnu, katra detaļa ir jāpilnveido, lai nodrošinātu automašīnas uzbūves kvalitāti. Lāzera hibrīda metināšanas šaurās metināšanas šuves var izmantot sagatavēm ar augstām izskata prasībām, tad korpusa rāmja augšdaļā stūri nav jāaizpilda ar plastmasas sloksnēm. Vieglo automobiļu ražošanas jomā ir jāievēro visas iepriekš minētās prasības, kā arī daži īpaši nosacījumi, turklāt alumīnija virsbūves ražošanas process ir vēl stingrāks attiecībā uz šīm prasībām.

2.4 Lāzera tālvadības metināšana

Lāzermetināšanas tehnoloģijā lāzera tālvadības metināšanu var apstrādāt lielos attālumos ar ātrgaitas skenējošas vibrācijas lēcas palīdzību, lai metinātu detaļas ar dažādu jaudu lāzera stariem. Pateicoties unikālajām tehniskajām priekšrocībām, to pašlaik izmanto daudzās Mercedes-Benz panorāmas lūkās un Volkswagen, Audi sānu metināšanā. Pašreizējā lāzera tālvadības metināšanas pielietojumā automašīnu ražošanā ir šādas priekšrocības:

(1) ir spēcīga pozicionēšanas precizitāte, var veikt ātru metināšanu, lai apmierinātu automobiļu uzņēmumu ražošanas vajadzības.

(2) Var apvienot ar dažādu konstrukcijas izturību metināšanai, lai realizētu dažādu metināšanas formu vajadzības.

Lāzera tālvadības metināšanai ir augstas prasības attiecībā uz materiāliem un aprīkojumu. Ja detaļu biezums ir liels, nav iespējams samazināt šuves dziļumu, un metinājuma bīdes izturība ir zema.

2.5 Lāzerlodēšana

Lāzermetināšanas tehnoloģijā lāzerlodēšanas tehnoloģijai ir skaistas formas un spēcīga blīvējuma priekšrocības, kā arī augsta metināšanas šuves izturība. Īpašais princips ir fokusēt lāzera staru uz metināšanas stieples virsmu, pēc metināšanas stieples kausēšanas, lai aizpildītu metinātās daļas, uz cietlodēšanas slāni, lai pabeigtu metināšanu. Lai gan šī metode ir līdzīga kausēšanas metināšanai, pamatmateriāls praksē netiek izkusis. Tāpēc cietlodēšanas materiāla kušanas temperatūrai ir jābūt zemākai nekā pamatmateriālam, un efektīva lodēšana tiek nodrošināta ar šķidro lodēšanas materiālu. Princips parādīts 3. attēlā.

Lāzerlodēšana pašlaik tiek izmantota bagāžas nodalījuma vāku metināšanai Volkswagen, Haima, Chery un Audi, kā arī laiku pa laikam tiek izmantota jumta un sānu paneļu savienošanai automašīnās Cadillac, Porsche, Ford un Volkswagen. Lietojot šo tehnoloģiju, ir svarīgi ņemt vērā, ka metināšanas procesu var ietekmēt daudzi faktori, īpaši procesa parametri. Piemēram, metināšanas ātrums, lāzera jauda un punkta diametrs ir jāpielāgo un jāprojektē kopā ar faktisko metināšanu, lai nodrošinātu lāzerlodēšanas efektivitāti.

Lāzerlodēšanai paredzētajām iekārtām parasti ir nepieciešams robota rokā integrēts lodēšanas apstrādes objektīvs. Lāzera stars tiek fokusēts uz plākšņu savienojumiem, izkausējot metināšanas stiepli (piemēram, vara-silīcija stiepli) un tādējādi savienojot detaļas kopā. Šī procesa panākumi ir tādi, ka tiek sasniegta savienojuma stiprība, kas ir tuvu metinājuma šuvei, un tas rada estētiski pievilcīgu metinājuma šuvi. Metinātās šuves, kas iegūtas ar lāzerlodēšanu, ir pazīstamas ar savām augstajām blīvēšanas īpašībām, gludumu un tīrību. Rezultātā lodētais izstrādājums ir nedaudz jāpārstrādā. Piemēram, virsbūvi var krāsot uzreiz pēc tīrīšanas.

Laserline diožu lāzeru lietderība lāzerlodēšanas jomā tiek augstu novērtēta visā pasaulē. Vairāk nekā 800 LDF diožu lāzeri tiek veiksmīgi un ilgstoši izmantoti automobiļu virsbūves montāžas lietojumos visā pasaulē. Augstas kvalitātes lāzerlodēšanu raksturo ne tikai augsta metināšanas stiprība un zema karstuma ietekme, bet arī augstas prasības attiecībā uz metinātā savienojuma estētiku. Pusvadītāju lāzera galvenā apstrādes priekšrocība ir tā, ka tas rada stabilu kausētu baseinu. Turklāt Laserline izstrādātais trīspunktu modulis piedāvā papildu priekšrocības lodēšanai: pat metinot grūti lodējamas karsti cinkotas tērauda loksnes, šī tehnoloģija nodrošina augstas kvalitātes metināšanas savienojumus, nemazinot metināšanas ātrumu.

Lāzerlodēšana jau sen ir bijis galvenais process automašīnu virsbūvju ražošanā. Tomēr arvien pieaugošā cinkota tērauda izmantošana automašīnu virsbūvēs ir radījusi vairākas problēmas: pastiprināta daļiņu izšļakstīšanās cietlodēšanas laikā un viļņošanās stiepļu savienojumos, no kurām jāizvairās, samazinot apstrādes ātrumu. Laserline ir izstrādājis revolucionāru risinājumu šai problēmai: izmantojot vairāku punktu moduli, kur sānu plankumi atrodas galvenā punkta priekšā, vispirms var noņemt cinkoto slāni no metināšanas vietas, tādējādi ļaujot noņemt cinkoto slāni no metināto šuvi. Tas dod iespēju vispirms noņemt cinkoto slāni ap metināšanas šuvi, tādējādi nodrošinot vienmērīgu lodēšanas procesu, nesamazinot lodēšanas ātrumu. Šis process nozarē ir atzinīgi novērtēts.

Parastā cinka cinkošanas diodes lāzerlodēšana izmanto vienas vietas tehnoloģiju. Lāzera avots ir integrēts lodēšanas robotā. Pateicoties diožu lāzera radītā izkausētā baseina stabilizēšanai, ir iespējama sudraba vai misiņa substrātu lāzerapšuvums. Metinātās šuves ir estētiski patīkamas un kvalitatīvas. LDF diožu lāzeru darbības stabilitāte ir pierādīta sērijveida ražošanā, salīdzinot 4 kW YAG lāzeru ar 6 kW diožu lāzeru Volkswagen Touran lodēšanai Volfsburgā, Vācijā.

3. Secinājums

Automobiļu ražošanas nozarei dažādām lāzermetināšanas tehnoloģijām ir atšķirīga izmantošanas vērtība. Dažādas automašīnas daļas, lai izvēlētos saprātīgu metināšanas metodi, palīdz uzlabot automašīnu ražošanas vispārējo kvalitāti un metināšanas izmaksas, metināšanas efektivitāti, lai apmierinātu automobiļu uzņēmumu vajadzības. Šī iemesla dēļ šajā rakstā ir analizēts lāzermetināšanas tehnoloģijas princips, priekšrocības un trūkumi, pētīta lāzera paškušanas metināšanas, lāzera stieples metināšanas, lāzera loka kompozītmetināšanas, lāzera tālvadības metināšanas un lāzerlodēšanas pielietojuma efekts automašīnu ražošanā, sniedz metināšanas pieredzi automobiļu ražošanā, uzlabo automobiļu uzņēmumu metināšanas līmeni un veicina veselīgu un ilgtspējīgu automobiļu ražošanas nozares attīstību. Tulkots ar www.DeepL.com/Translator (bezmaksas versija)