Как носитель других частей автомобиля, технология изготовления кузова автомобиля напрямую определяет общее качество изготовления автомобиля. В процессе производства кузовов автомобилей сварка является важным производственным процессом. Технологии сварки, используемые в настоящее время для сварки кузова автомобиля, в основном включают контактную точечную сварку, сварку в среде защитного газа в расплавленном инертном газе (сварка MIG), дуговую сварку в среде защитного газа в активном газе (сварка MAG), а также лазерную сварку.
Являясь передовой технологией сварки с оптико-механической интеграцией, технология лазерной сварки обладает преимуществами высокой плотности энергии, высокой скорости сварки, низкого сварочного напряжения и деформации, а также хорошей гибкости по сравнению с традиционной технологией сварки кузова автомобиля.
Конструкция кузова автомобиля сложная, кузовные детали в основном представляют собой тонкостенные и изогнутые детали. Сварка кузовов автомобилей сталкивается с трудностями сварки, такими как различия в материалах кузова, разная толщина деталей кузова, различные траектории сварки и формы соединений. Кроме того, сварка кузовов автомобилей предъявляет высокие требования к качеству и эффективности сварки.
Благодаря подходящим параметрам сварочного процесса лазерная сварка может обеспечить высокую усталостную прочность и ударную вязкость ключевых деталей кузова автомобиля при сварке, обеспечивая тем самым качество и срок службы сварки кузова. Технология лазерной сварки может адаптироваться к сварке деталей кузова автомобиля с различными формами соединений, разной толщиной и разными типами материалов, удовлетворяя потребность в гибкости в производстве кузовов автомобилей. Поэтому технология лазерной сварки является важным техническим средством достижения качественного развития автомобильной промышленности.
Процесс лазерной сварки кузовов автомобилей
Принцип процесса лазерной сварки глубоким плавлением: когда плотность мощности лазера достигает определенного уровня, поверхность материала испаряется, образуя замочную скважину. Когда давление паров металла внутри отверстия достигает динамического равновесия со статическим давлением и поверхностным натяжением окружающей жидкости, лазер может облучать через замочную скважину дно отверстия, и при движении лазерного луча образуется непрерывный сварной шов. сформировался. В процессе лазерной сварки глубоким плавлением нет необходимости добавлять вспомогательный флюс или наполнитель для сварки собственного материала заготовки в один.
Сварной шов, полученный методом лазерной сварки глубоким плавлением, обычно гладкий и прямой с небольшой деформацией, что способствует повышению точности изготовления кузова автомобиля. Прочность сварного шва высокая, что обеспечивает качество сварки кузова автомобиля. Скорость сварки высокая, что способствует повышению эффективности сварочного производства.
В процессе сварки кузова автомобиля использование процесса лазерной сварки глубоким плавлением может значительно уменьшить количество деталей, форм и сварочных инструментов, тем самым уменьшая собственный вес кузова и производственные затраты. Однако процесс лазерной сварки глубоким плавлением менее толерантен к монтажному зазору свариваемых деталей, и монтажный зазор необходимо контролировать в пределах от 0,05 до 2 мм. Если монтажный зазор слишком велик, возникнут дефекты сварки, такие как пористость.
Современные исследования показывают, что при сварке кузова автомобиля из одного и того же материала за счет оптимизации технологических параметров лазерной сварки глубоким плавлением можно получить сварной шов с хорошим формированием поверхности, меньшим количеством внутренних дефектов и отличными механическими свойствами. Превосходные механические свойства сварного шва могут удовлетворить требования к использованию сварных компонентов кузова автомобиля. Тем не менее, при сварке кузова автомобиля алюминиевый сплав-сталь как представитель процесса лазерной сварки глубоким плавлением гетерогенных металлов не является зрелым, хотя за счет добавления переходного слоя можно получить отличные характеристики сварного шва, но различные материалы переходного слоя на Механизм влияния слоя ИМК и его влияние на микроструктуру механизма сварки неясен, требуют дальнейшего углубленного изучения.
Процесс сварки лазерной проволокой для кузова автомобиля
Процесс лазерной присадочной сварки основан на следующем принципе: сварное соединение формируется путем предварительного заполнения сварного шва определенной проволокой или одновременной подачи проволоки во время процесса лазерной сварки. Это эквивалентно подаче примерно однородного количества проволочного материала в сварочную ванну во время лазерной сварки глубоким плавлением. На схеме ниже показан процесс лазерной наполнительной сварки.
По сравнению с лазерной сваркой глубоким плавлением, лазерная присадочная сварка имеет два преимущества при сварке кузова автомобиля: во-первых, она может значительно улучшить допуск монтажного зазора между свариваемыми деталями кузова автомобиля и решить проблему требований к большому фасонному зазору для лазерной сварки глубоким плавлением. ; во-вторых, это может улучшить распределение тканей в зоне сварного шва за счет использования проволок с различным составом, а затем регулировать характеристики сварного шва.
В процессе производства кузовов автомобилей процесс лазерной наполнительной сварки в основном используется для сварки деталей кузова из алюминиевого сплава и стали. Особенно в процессе сварки деталей кузова автомобиля из алюминиевого сплава поверхностное натяжение ванны расплава невелико, что может легко привести к разрушению ванны расплава, в то время как процесс лазерной наполнительной сварки может лучше решить проблему разрушения ванны расплава. путем плавления проволоки в процессе лазерной сварки.
Процесс лазерной пайки кузова автомобиля
Процесс лазерной пайки основан на следующем принципе: используя лазер в качестве источника тепла, лазерный луч фокусируется и облучается на поверхность проволоки, проволока плавится, расплавленная проволока стекает вниз и заполняет свариваемую деталь. и между припоем и заготовкой возникают металлургические эффекты, такие как плавление и диффузия, тем самым соединяя заготовку. В отличие от процесса лазерной присадочной сварки, при лазерной пайке плавится только проволока, а не свариваемая деталь. Лазерная пайка обладает хорошей стабильностью сварки, но прочность полученного сварного шва низкая. На рисунке 3 показано применение процесса лазерной пайки при сварке крышки багажника автомобиля.
В процессе сварки кузова автомобиля процесс лазерной пайки в основном используется для сварки деталей кузова, не требующих высокой прочности соединения, таких как сварка между верхней крышкой и боковыми обрамлениями, сварка между верхней и нижней частью багажника. крышка отсека и т. д. Верхняя крышка VW, Audi и других моделей среднего и высокого класса изготовлена с использованием процесса лазерной пайки.
К основным дефектам лазерной пайки кузовов автомобилей относятся прогрызания кромок, пористость, деформация сварного шва и т. д., причем дефекты можно существенно подавить за счет регулирования параметров процесса и использования процесса многофокусной лазерной пайки.
Процесс лазерно-дуговой сварки композитных материалов кузова автомобиля
Принцип процесса лазерно-дуговой сварки композитов заключается в следующем: два источника тепла — лазер и дуга — одновременно воздействуют на поверхность свариваемой детали, при этом заготовка плавится и затвердевает с образованием сварного шва. На схеме ниже показан процесс лазерно-дуговой сварки.
Лазерно-дуговая композитная сварка сочетает в себе преимущества лазерной сварки и дуговой сварки: во-первых, под действием двойных источников тепла можно увеличить скорость сварки, погонная энергия становится меньше, деформация сварного шва невелика, сохраняя характеристики лазерной сварки. ; во-вторых, лучшая перемычка, больший допуск на монтажный зазор; в-третьих, скорость затвердевания ванны расплава становится медленнее, что способствует устранению пор, трещин и других дефектов сварки, улучшению организации и работоспособности зоны термического влияния. В-четвёртых, благодаря дуге она способна сваривать. материалы с высокой отражательной способностью и высокой теплопроводностью, с более широким спектром применяемых материалов.
В процессе производства кузова автомобиля процесс лазерно-дуговой композитной сварки в основном заключается в сварке компонентов корпуса из алюминиевого сплава и алюминиевого сплава - стали из разнородных металлов, для монтажного зазора более крупных частей сварки, таких как часть двери автомобиля в месте расположения сварка, это потому, что монтажный зазор способствует перекрытию лазерно-дуговой композитной сварки. Кроме того, технология лазерно-дуговой сварки композитных материалов применяется также для боковой балки крыши кузова Audi.
В процессе сварки кузова автомобиля лазерно-дуговая композитная сварка имеет преимущество в большом допуске на зазор по сравнению с одиночной лазерной сваркой, однако лазерно-дуговая композитная сварка требует всестороннего учета относительного положения лазера и дуги, параметров лазерной сварки, дуги. параметры и другие факторы. Характер тепло- и массообмена в процессе лазерно-дуговой сварки сложен, особенно регулирование энергии сварки гетерогенных материалов, а также механизм регулирования толщины ИМК и тканей до сих пор неясен и требует дальнейшего усиления исследований.
Другие процессы лазерной сварки кузовов автомобилей
Лазерная сварка глубоким плавлением, лазерная присадочная сварка, лазерная пайка, лазерно-дуговая композитная сварка и другие сварочные процессы имеют более развитую теорию и широкий спектр практического применения. По мере роста требований автомобильной промышленности к эффективности сварки кузова и увеличения спроса на сварку разнородных материалов в легком производстве, внимание уделяется лазерной точечной сварке, лазерной колебательной сварке, многолазерной лучевой сварке и лазерной летной сварке.
Процесс лазерной точечной сварки
Лазерная точечная сварка — это передовая технология лазерной сварки, обладающая выдающимися преимуществами, такими как высокая скорость сварки и высокая точность сварки. Основной принцип лазерной точечной сварки заключается в том, чтобы сфокусировать лазерный луч на точке свариваемой детали, чтобы металл в этой точке мгновенно плавился, и регулируя плотность лазера для достижения эффекта теплопроводной сварки или сварки глубоким плавлением. когда лазерный луч перестает работать, жидкий металл кипит, затвердевает и образует соединение.
Существует два основных вида лазерной точечной сварки: импульсная лазерная точечная сварка и непрерывная лазерная точечная сварка. Лазерный луч при импульсной лазерной точечной сварке имеет высокую пиковую энергию, но время действия короткое, и обычно используется для сварки легких металлов, таких как магниевые и алюминиевые сплавы. При непрерывной лазерной точечной сварке лазерный луч имеет высокую среднюю мощность и длительное время воздействия и в основном используется для сварки стали.
При сварке кузова автомобиля, по сравнению с контактной точечной сваркой, лазерная точечная сварка имеет преимущества бесконтактной и самостоятельно разработанной траектории точечной сварки, которая может удовлетворить потребность в высококачественной сварке при различных зазорах материалов кузова автомобиля.
Процесс лазерной колебательной сварки
Лазерная колебательная сварка — это новая технология лазерной сварки, предложенная в последние годы и получившая широкое внимание. Принцип этой технологии заключается в достижении быстрого, упорядоченного и небольшого колебания лазерного луча за счет интеграции колеблющегося зеркала в лазерную сварочную головку, что позволяет достичь эффекта перемешивания луча при движении вперед во время лазерной сварки.
К основным траекториям колебаний в процессе лазерной колебательной сварки относятся: поперечные колебания, продольные колебания, круговые колебания и бесконечные колебания. Процесс лазерной колебательной сварки имеет значительные преимущества при сварке кузовов автомобилей, поскольку состояние течения ванны расплава значительно изменяется под действием колебаний лазерного луча, поэтому этот процесс позволяет устранить несплавленные дефекты, добиться измельчения зерна и подавить пористость при сварке деталей. одного и того же материала кузова автомобиля, а также решить проблемы недостаточного смешивания различных материалов и плохих механических свойств сварного шва при сварке разнородных материалов кузова автомобиля.
Процесс многолазерной сварки
В настоящее время волоконные лазеры можно использовать для разделения одного лазерного луча на несколько лазерных лучей с помощью модуля расщепления луча, установленного в сварочной головке. Многолазерная сварка эквивалентна использованию нескольких источников тепла в процессе сварки. Регулируя распределение энергии луча, разные лучи могут выполнять разные функции, например: луч с более высокой плотностью энергии является основным лучом, отвечающим за сварку глубоким расплавом; дополнительный луч с более низкой плотностью энергии может очистить и предварительно нагреть поверхность материала и увеличить поглощение энергии лазерного луча материалом.
Процесс многолазерной сварки может улучшить характеристики испарения паров цинка и динамическое поведение ванны расплава во время сварки оцинкованных стальных листов, решить проблему разбрызгивания и повысить прочность сварного шва на разрыв.
Процесс лазерной летной сварки
Технология лазерной летной сварки — это новая технология лазерной сварки, обладающая высокой эффективностью сварки и автономным формированием траектории сварки. Основной принцип лазерной летной сварки заключается в том, что когда лазерный луч падает на зеркала X и Y сканирующего зеркала, угол зеркала контролируется посредством автономного программирования для достижения отклонения лазерного луча на любой угол.
Традиционно лазерная сварка кузова автомобиля в основном предполагает использование сварочного робота, который приводит лазерную сварочную головку в синхронное движение для достижения сварочного эффекта. Однако повторяющиеся возвратно-поступательные движения сварочного робота серьезно ограничивают эффективность сварки кузова автомобиля из-за большого количества сварных швов и их большой длины. Напротив, лазерную летучую сварку можно достичь в определенном диапазоне, просто регулируя угол отражателя. Таким образом, технология лазерной летной сварки позволяет значительно повысить эффективность сварки и имеет широкую перспективу применения.
Краткое содержание
С развитием автомобильной промышленности будущее технологий сварки кузовов будет продолжать развиваться как в процессе сварки, так и в интеллектуальных технологиях.
Кузова автомобилей, особенно кузова новых энергетических автомобилей, развиваются в направлении облегчения веса. Легкие сплавы, композиционные материалы и гетерогенные материалы будут более широко использоваться в кузове автомобиля, обычный процесс лазерной сварки трудно удовлетворить требованиям сварки, поэтому высококачественный и эффективный процесс сварки станет тенденцией будущего развития.
В последние годы новые процессы лазерной сварки, такие как лазерная поворотная сварка, многолазерная сварка, лазерная сварка и т. д., были связаны с качеством сварки и эффективностью сварки в ходе первоначальных теоретических исследований и изучения процесса. Будущее должно стать новым процессом лазерной сварки и легкими материалами кузова автомобиля, сваркой гетерогенных материалов и другими сценариями, тесно объединенными, проектированием траектории поворота лазерного луча, механизмом действия энергии многолазерного луча и повышением эффективности летной сварки, а также другими аспектами внедрения. углубленное исследование для изучения зрелого процесса сварки легких кузовов автомобилей.
Технология лазерной сварки кузова автомобиля глубоко интегрирована с интеллектуальными технологиями, определение состояния лазерной сварки кузова автомобиля в режиме реального времени и контроль параметров процесса с обратной связью играют решающую роль в качестве сварки. Современная технология интеллектуальной лазерной сварки в основном используется для планирования и отслеживания траектории перед сваркой, а также для контроля качества после сварки. Отечественные и зарубежные исследования в области обнаружения дефектов сварки и адаптивного регулирования параметров пока находятся в зачаточном состоянии, а технология адаптивного контроля параметров процесса лазерной сварки в кузовном производстве автомобилей не применяется.
Таким образом, для применения технологии лазерной сварки в характеристиках процесса сварки кузова автомобиля будущее должно быть разработано с использованием передовой многосенсорной интеллектуальной системы измерения лазерной сварки и высокоскоростной высокоточной системы управления сварочным роботом, чтобы гарантировать, что лазерная сварка интеллектуальные технологии в режиме реального времени и точность каждого звена через ссылку «Планирование траектории перед сваркой - адаптивный контроль параметров сварки, онлайн-проверка качества после сварки», чтобы обеспечить высокое качество и эффективность обработки.
Компания по лазерной автоматизации Maven специализируется на лазерной промышленности уже 14 лет. Мы специализируемся на лазерной сварке, у нас есть роботизированный сварочный аппарат для лазерной сварки, настольный автоматический лазерный сварочный аппарат, ручной лазерный сварочный аппарат, кроме того, у нас также есть лазерный сварочный аппарат, станок для лазерной резки. и гравировальный станок для лазерной маркировки, у нас есть много случаев решения для лазерной сварки. Если вы заинтересованы, вы всегда можете связаться с нами.
Время публикации: 9 декабря 2022 г.
