Lāzermetināšanas iekārta automobiļu rūpniecībā

Vairāk nekā četras desmitgades atpakaļ parādījās lāzeri, un tie demonstrēja spēcīgas iespējas, kas saviļņoja pasauli. Pēc tik daudzu gadu attīstības lāzertehnoloģijas ir iekļuvušas dažādās jomās un spēlējušas ļoti svarīgu lomu. Automobiļu rūpniecībā lāzertehnoloģijas ir vēl unikālākas, plaši tiek izmantota lāzermetināšana, lāzerurbšana, lāzera marķēšana.

1. Lāzertehnoloģijas definīcija
Lāzers ir jauns gaismas avots pagājušā gadsimta sešdesmitajos gados. Ar labu vienkrāsainību, spēcīgu virzienu, augstu spilgtumu un citām īpašībām. Ir atklāti tūkstošiem lāzera darba vielu, kuru viļņu garums svārstās no mīkstiem rentgena stariem līdz tālajiem infrasarkanajiem stariem. Lāzera tehnoloģija izmanto polarizējošos spoguļus, lai atspoguļotu lāzera radīto staru tā, lai tas būtu koncentrēts fokusēšanas ierīcē, lai radītu milzīgas enerģijas staru. Ja fokusa punkts atrodas tuvu sagatavei, darba zirgs izkūst un iztvaiko milisekundēs, un šo efektu var izmantot metināšanas procesā.

2. Lāzermetināšanas tehnoloģijas iespējamība
Lāzerus parasti iedala kategorijās pēc dažādām darba vielām, kas rada lāzera gaismu, galvenokārt pusvadītāju (GaAs, InP utt.) lāzerus, cietvielu (Nd: YAG u.c.) lāzerus, gāzi (CO2, He-Ne utt.). ) lāzeri, šķidrie (noskaņojamās krāsvielas u.c.) lāzeri, ķīmiskie lāzeri, brīvo elektronu lāzeri un tā tālāk. Tostarp gāzes lāzeri izmanto gāzes vai metāla tvaikus kā gaismu izstarojošas daļiņas, un tā ir lāzeru klase ar visdažādākajām iespējām, daudzveidīgākajiem ierosmes režīmiem, visplašāko lāzera viļņu garuma sadalījuma reģionu, vienkāršākais veids, kā realizēt lielas jaudas nepārtrauktu. izlaide, un visplašāk izmantotais. Cietvielu lāzers ražo lāzera daļiņas, kas leģētas cietajā matricā, kuru koncentrācija ir lielāka par gāzi, un tādējādi var iegūt salīdzinoši lielu lāzera enerģijas izvadi ar lielu enerģiju, lielu maksimālo jaudu, kompaktu, cietu un izturīgu un tā tālāk. Lāzera metināšana galvenokārt izmanto šo divu ierosināto materiālu lāzeru.

Lāzermetināšanas tehnoloģijas pielietojums ražošanas jomā ir nepārtraukti audzis, no impulsa uz nepārtrauktu, no mazjaudas līdz lielai jaudai, no plānas plāksnes līdz biezām detaļām, no vienkāršas vienas šuves līdz sarežģītām formām, lāzermetināšana nepārtrauktā evolūcijas procesā ir pakāpeniski kļūst par nobriedušu modernu apstrādes tehnoloģiju. Lāzermetināšana ir sadalīta impulsa lāzermetināšanā un nepārtrauktā lāzermetināšanā, un nepārtrauktajā metināšanā to var iedalīt siltuma vadīšanas metināšanā un dziļās iespiešanās metināšanā. Uzlabojoties lāzera izvades jaudai, jo īpaši ar lieljaudas CO2 lāzera parādīšanos, lāzera dziļās iespiešanās tehnoloģija gan mājās, gan ārvalstīs ir strauji attīstījusies, lielākā metināšanas dziļuma un platuma attiecība ir sasniegusi 12:1, lāzera metināšanas materiāli no plkst. vieglā tērauda vispārēja attīstība līdz mūsdienu cinkotu lokšņu, alumīnija, titāna, vara un keramikas materiālu metināšanai, lāzera metināšanas ātrums ir sasniedzis desmitiem metru minūtē, lāzera metināšanas tehnoloģija kļūst arvien nobriedušāka un liels lietojumu skaits ražošanas līnijā automobiļu ražošanas līnijā, piemēram, zobratu metināšana, automobiļu grīdas un konstrukcijas komponenti (ieskaitot durvju korpusu) ātrgaitas metināšanai, un ir sasnieguši lielus ekonomiskos un sociālos ieguvumus.

Saskaņā ar attiecīgo statistiku Eiropā un Amerikas Savienotajās Valstīs attīstītajās industriālās valstīs 50 procenti -70 procenti automašīnu detaļu tiek komplektēti ar lāzerapstrādi. Kas galvenokārt ir lāzera metināšana un griešanas pamatā, lāzera metināšana automobiļu rūpniecībā ir kļuvusi par standarta procesu. Lāzermetināšana korpusa paneļiem var būt dažāda biezuma un ar dažādu metāla plāksnes virsmas pārklājuma slāni, kas ir sametināts kopā un pēc tam štancējot, lai paneļa konstrukciju varētu izgatavot tā, lai panāktu vissaprātīgāko metāla kombināciju. Lāzermetināšanas ātrums ir aptuveni 4,5 m/min, un ir neliela deformācija, kas novērš sekundāro apstrādi. Lāzermetināšana paātrina kaltu detaļu aizstāšanas procesu ar štancētām detaļām. Lāzermetināšanas izmantošana samazina loka platumu un dažas pastiprinošās daļas, kā arī saspiež pašas virsbūves konstrukcijas daļu tilpumu. Tas vien samazina ķermeņa svaru par 56 kg. Lāzermetināšana tiek izmantota jumta korpusu un karkasu metināšanai, kā arī transmisijas pārveidotāju pārsegu metināšanai, kas ir CNC kontrolēti, ar cikla laiku apmēram 16 sekundes un faktisko metināšanas laiku tikai 3 sekundes un kurus var nepārtraukti darbināt 24 stundas diennaktī. Izmanto, lai metinātu mazo automašīnu transmisijas mezglu un šasiju, lāzera staru metināšanas ātrumu, viegli automatizēt un viegli kontrolēt un apvienot elastīgā ražošanas sistēmā, lāzera staru, lai uzlabotu ražotāja izstrādājuma dizainu un ražošanas ciklu, samazinot gatavās produkcijas lūžņu daudzumu. .

3. Lāzermetināšanas iekārta automobiļu rūpniecībā
Lāzermetināšanas izmantošana var sniegt lielus ekonomiskus ieguvumus automobiļu ražošanas nozarei, piemēram, virsbūves montāža lielā skaitā punktmetināšanas, divas metināšanas galviņas, kas piestiprinātas pie sagataves metināšanas malas, atloka platums ir 16 mm, un lāzermetināšana ir vienpusēja metināšana, tikai 5 mm, punktmetināšana lāzermetināšanai, katra automašīna var ietaupīt 40 kg tērauda. ar tradicionālo punktmetināšanas metināšanu divas 0,8 mm lokšņu tērauda štancēšanas daļas, vidējais rādītājs ir 20 punkti/min, metināšanas attālums ir 25 mm, tas ir, ātrums 0,5 m/min, ar lāzera metināšanas ātrumu var sasniedz 5 m/min vai vairāk. Lāzermetināšanas tehnoloģijas izmantošana ne tikai, lai samazinātu izmaksas, bet arī ievērojami uzlabotu ražošanas efektivitāti. Pašlaik komplekts kilovatu klases lāzera apstrādes robotu sistēma, kamēr simtiem tūkstošu dolāru, ir garantēta arī jaunā lāzera drošība un uzticamība, tā atteices dīkstāves līmenis ir tikai 2 procenti, aizsardzības pasākumi ir arī ļoti uzticami. . Lāzermetināšanai ir nepieciešama cieša sagataves saskares virsmas atbilstība, ko procesā nav viegli realizēt, taču pašreizējās uzlabotās iespīlēšanas metodes un piemērotas lāzermetināšanas atloka konstrukcijai, lai šī problēma būtu atrisināta, lāzermetināšanas tehnoloģijas pakāpeniska nobriešana. Lielākie automobiļu ražotāji bez izņēmuma tiks piemēroti automašīnu ražošanas līnijas lāzermetināšanai.

Amerikas Savienotās Valstis ir agrākie lieljaudas lāzeri, kas ieviesti automobiļu rūpniecībā, ASV automobiļu rūpniecības centrā Detroitas apgabalā ir vairāk nekā 40 lāzera apstrādes stacijas automašīnu metāla detaļu griešanai un zobratu metināšanai, lai automašīnas pārveidošana no plkst. 5 gadi saīsināti līdz 2 gadiem. Amerikas Savienoto Valstu General Motors ir pieņēmis 22 lāzera apstrādes ražošanas līnijas, ASV Ford Motor Company izmanto Nd: YAG lāzeru apvienojumā ar rūpnieciskiem robotiem, lai metinātu sedana virsbūvi, ievērojami samazinot ražošanas izmaksas, trīs lielākie ASV automobiļu uzņēmumi 2000. gadā. ir bijuši 50 procenti no pretestības punktmetināšanas ražošanas līnijas tika aizstātas ar lāzera metināšanas ražošanas līniju. Japānā veiksmīga lāzera metināšanas pielietošana ražošanas līnijā pasaules uzmanībai, piemēram, automobiļu virsbūvju ražošanā, ieviešot jaunu metožu plānu tērauda plākšņu štancēšanas formēšanas lāzermetināšanu, un tagad ir bijusi lielākā daļa pasaules automobiļu. ražotājiem sekot šim piemēram. Daudzi no pasaules vadošajiem automobiļu uzņēmumiem ir izveidojuši īpašu lāzermetināšanas ražošanas līniju: Thyssen Steel automašīnu grīdas metināšanas ražošanas līnija, Volkswagen automobiļu rūpnīcas zobratu lāzera apstrādes ražošanas līnija, Mercedes-Benz automašīnu rūpnīca 18 rūpnīcā 8 rūpnīcā ir uzstādītas lāzera apstrādes iekārtas.

Lāzermetināšanas iekārta tiek izmantota automobiļu rūpniecībā, jo īpaši automašīnu virsbūvju metināšanai un savienoto sagatavju metināšanai. Lai apmierinātu tirgus un klientu pieprasījumu, ir ļoti nepieciešams uzlabot virsbūvi un ražošanas procesu, un automašīnas virsbūves vērtība ir aptuveni 1/5 no automašīnas kopējās vērtības, lāzera metināšanas procesa izmantošana, lai virsbūve no triecienizturības un noguruma izturības var ievērojami uzlabot, uzlabot automašīnas kvalitāti. Lāzermetināšana, pateicoties datora vadības izmantošanai, tāpēc tai ir spēcīga elastība un mobilitāte, tā var būt īpaša durvju paneļu, spārnu, zobratu, instrumentu paneļu un citu metināšanas daļu forma, kā arī jumta un sānu apdare. no automašīnas, dzinēja rāmja un radiatora rāmja un citām montāžas daļām, ja tas ir savienots ar optiskās šķiedras pārraides sistēmu un robotizētu roku, jūs varat realizēt automatizēto automobiļu montāžas līniju. Izmantojot aptuveni 3KW optiskās šķiedras pārraidi Nd: YAG nepārtraukts lāzers ar punktmetināšanas sistēmu un ražošanas līnijas armatūru var sasniegt automatizētas metināšanas mērķi, General Motors, Mercedes-Benz utt. ir pieņēmuši šo ražošanas līnijā izmantoto sistēmu. No jaunākajiem modeļiem lāzera metināšanas sistēma var gandrīz sasniegt nevainojamas apstrādes prasības, efektivitātes, ekonomijas, drošības, izturības un korozijas izturības ziņā ir lieliska veiktspēja. Lāzermetināšanas sistēma tiek izmantota jaunāko automašīnu modeļu ražošanas līnijā.

Automašīnas virsbūve un šasija sastāv no vairāk nekā 300 veidu detaļām, lāzera metināšanu var izmantot gandrīz visās neatkarīgi no biezuma, pakāpes, veida, materiālu klases, kas sametināti kopā, lai izgatavotu dažādas detaļu formas, ievērojami uzlabojot elastību. automobiļu dizaina jomā. Sagatavju savienošana tiek veikta pilnā korpusa struktūras analīzē, pamatojoties uz komponentu dizaina optimizāciju, lai tā varētu būt dažas tipiskas sagataves metināšanas no dažiem sagatavju veidiem, kas ievērojami samazina veidņu skaitu, palielinot veidņu izmantošanu. materiālus, bet arī dažādu biezuma sagatavju dažādu daļu izturību var izmantot štancēšanas veidnēs, lai samazinātu svaru un uzlabotu precizitāti, kā arī ievērojami uzlabotu izturību pret koroziju un drošību! Arī ķermeņa uzbūve ir ievērojami vienkāršota. Toyota sānu korpusa ražošanas līnijā tiek izmantota savienojuma tukšu metināšanas tehnoloģija, kas samazina veidņu skaitu līdz četrām, materiāla izlietojuma līmeni 65 procentiem, kā arī citas detaļas, tādējādi katras automašīnas izmaksas samazinās par vairāk nekā 30 ASV dolāriem, ievērojami palielinot automobiļu ražotāju priekšrocības.

Šobrīd ārvalstīs Vācija Volkswagen uz AudiA6, GolfA4, Passat un citu zīmolu jumtiem ir lāzermetināšana, BMW, General Motors rāmja augšdaļā izmanto arī lāzermetināšanu, General Motors, Toyota, Ford, BMW, Fiat, Mercedes-Benz, Volkswagen izmanto lāzersavienojuma plākšņu tehnoloģijā, ASV lielais trijnieks, Vācija Mercedes-Benz izmanto lāzermetinātas transmisijas sastāvdaļas. Volkswagen, General Motors, Mercedes-Benz, Nissan pielietoja lāzergriešanas tehnoloģiju, Fiat un Toyota ar lāzera pārklājumu dzinēja izplūdes vārstiem, Volkswagen dzinēju sadales vārpstas, lai panāktu lāzera virsmas sacietēšanas apstrādi.

Valstī no vietējiem augstas kvalitātes modeļiem, piemēram: Passat, Buick, Audi uc tiek izmantoti lāzermetināšanai līdz lāzermetināšanai, pārveidojot iekšzemes, sāka izmantot lāzera metināšanas tehnoloģiju, kas ir pirmā valstī, kas izmantoja lāzermetināšanas tehnoloģija (nevis lāzermetināšana) ir FAW-Volkswagen priekšgalā, savukārt daži vietējie automobiļu ražotāji pakāpeniski ir sākuši izmantot šo tehnoloģiju. Lāzera tehnoloģija pašlaik tiek izmantota FAW, FAW Volkswagen AudiA6 augšpusē un BORA aizmugurējā vāciņā, izmantojot lāzermetināšanu, Sagitar (Sagitar) atradās korpusa augšdaļā, aizmugurējā vāciņā un citās lāzera metināšanas tehnoloģijas daļās, metināšanas garums ir vairāk nekā 30 metri. FAW izmantoja aprīkojumu vācu HassYAG 3KW lāzeram un Kuka robotam, FAW Car Company sedana virsbūves apšuvuma daļas, izmantojot lāzergriešanu, izmantojot aprīkojumu vācu ARNOLD 3KW trīsdimensiju piecu asu CO2 lāzera apstrādes iekārtai, FAW šasijas daļas rūpnīcas bremžu loki, izmantojot lāzeru. sacietēšana, izmantojot iekārtas sadzīves 2KW CO2 lāzera apstrādes iekārtai, FAW veidņu centra plānās plākšņu daļas lāzergriešanai, iekārtu izmantošana sadzīves 1.5KWCO2 lāzera apstrādes iekārtai. Līdz ar lāzera metināšanas tehnoloģiju briedumu un lāzermetināšanas iekārtu cenu kritumu Ķīnas uzņēmums Chery Automobile arī sāka izmantot lāzermetināšanas tehnoloģiju.

4. Lāzertehnoloģijas perspektīvas

Lāzermetināšanas tehnoloģija uz tradicionālo automobiļu metināšanas procesu ir devusi ietekmi uz lielāko automobiļu kompāniju, kurām ir ļoti pozitīva attieksme pret to, jauno tehnoloģiju izmantošana nozīmē spēcīgāku konkurētspēju, īpaši brutālo konkurenci automobiļu rūpniecībā. Lāzermetināšanas tehnoloģija alumīnija metināšanā, metinātas detaļas lējumu vietā un visa korpusa rāmja struktūras metināšanas pielietojums, kas ir lielākais nākotnes pielietojums, lāzeru ražotājiem vajadzētu izmantot biznesa iespējas lāzera mobilitātes, apjoma un citos darba aspektos, izmantojot optisko šķiedru. pārraides lāzers, lai lāzers būtu vairāk piemērots automobiļu ražošanas līniju vajadzībām. Daži vietējie lāzera izstrādājumu ražotāji to ir pakāpeniski sapratuši, piemēram, Hubei Optical Optical Systems Co., Ltd. ražo impulsu Nd: YAG lāzera metināšanas iekārta, izmantojot optiskās šķiedras savienojuma fokusēšanu, viegli lietojama, lāzera galva var būt tālu no metināšanas zona, lāzera veiktspēja ir stabila un uzticama, ilgs kalpošanas laiks, bet arī tradicionālās optiskās tradicionālās sistēmas izmantošana, lāzers var būt lāzera metināšana, lāzergriešana un caurumošana. Viena daudzfunkcionāla mašīna, īpaši piemērota lāzera apstrādes darbnīcai un automatizētai ražošanas līnijai.

5. Kopsavilkums

21. gadsimta automobiļu rūpniecība iekļūst lietotāja prasībām saskaņā ar elastīgo modulāro ražošanas režīmu, tradicionālā apstrādes tehnoloģija nevar apmierināt jaunā ražošanas režīma vajadzības, kas dod iespēju plaša mēroga lāzermetināšanas tehnoloģijas pielietošanai, lāzera metināšanas tehnoloģijai un citām lāzera apstrādes tehnoloģijām automobiļu jomā būs lielāka attīstība, tās kļūs par svarīgu apstrādes metodi automobiļu rūpniecībā.