Technológia výroby karosérie ako nosiča ostatných častí automobilu priamo určuje celkovú výrobnú kvalitu automobilu. V procese výroby karosérie je zváranie dôležitým výrobným procesom. Zváracie technológie, ktoré sa v súčasnosti používajú na zváranie karosérií automobilov, zahŕňajú najmä odporové bodové zváranie, zváranie v ochrannej tavenine inertným plynom (MIG zváranie) a zváranie roztaveným aktívnym plynom v ochrannej atmosfére (MAG zváranie), ako aj laserové zváranie.
Ako pokročilá technológia zvárania s opticko-mechanickou integráciou má technológia laserového zvárania výhody vysokej hustoty energie, vysokej rýchlosti zvárania, nízkeho napätia pri zváraní a deformácie a dobrej flexibility v porovnaní s tradičnou technológiou zvárania karosérií.
Štruktúra karosérie vozidla je zložitá a časti karosérie tvoria hlavne tenkostenné a zakrivené komponenty. Zváranie karosérií automobilov sa stretáva s ťažkosťami pri zváraní, ako sú zmeny v materiáloch karosérie, rôzna hrúbka častí karosérie, rôzne trajektórie zvárania a tvary spojov. Okrem toho zváranie karosérií automobilov má vysoké požiadavky na kvalitu zvárania a účinnosť zvárania.
Na základe vhodných parametrov zváracieho procesu dokáže laserové zváranie zabezpečiť vysokú únavovú pevnosť a rázovú húževnatosť kľúčových častí karosérie pri zváraní, čím sa zabezpečí kvalita a životnosť zvárania karosérie. Technológia laserového zvárania sa môže prispôsobiť zváraniu častí karosérií automobilov s rôznymi tvarmi spojov, rôznymi hrúbkami a rôznymi typmi materiálov, čím spĺňa požiadavky na flexibilitu pri výrobe karosérií. Preto je technológia laserového zvárania dôležitým technickým prostriedkom na dosiahnutie kvalitného rozvoja automobilového priemyslu.
Proces laserového zvárania karosérií automobilov
Princíp procesu hĺbkového zvárania laserom: Keď hustota výkonu lasera dosiahne určitú úroveň, povrch materiálu sa odparí, čím sa vytvorí kľúčová dierka. Keď tlak pár kovov vo vnútri otvoru dosiahne dynamickú rovnováhu so statickým tlakom a povrchovým napätím okolitej kvapaliny, laser môže ožarovať cez kľúčovú dierku na dno otvoru a pohybom laserového lúča sa vytvorí súvislý zvar. tvorené. V procese laserového hlbokého tavného zvárania nie je potrebné pridávať pomocné tavidlo alebo plnivo na zváranie vlastného materiálu obrobku do jedného.
Zvarový šev získaný laserovým hlbokým tavným zváraním je vo všeobecnosti hladký a rovný s malou deformáciou, čo prispieva k zlepšeniu výrobnej presnosti karosérie automobilu. Pevnosť zvaru v ťahu je vysoká, čo zaisťuje kvalitu zvárania karosérie automobilu. Rýchlosť zvárania je vysoká, čo prispieva k zlepšeniu efektívnosti výroby zvárania.
V procese zvárania karosérií automobilov môže použitie procesu hĺbkového zvárania laserom výrazne znížiť počet dielov, foriem a zváracích nástrojov, čím sa zníži vlastná hmotnosť tela a výrobné náklady. Proces hĺbkového zvárania laserom je však menej tolerantný k montážnej medzere častí, ktoré sa majú zvárať, a montážna medzera musí byť kontrolovaná medzi 0,05 a 2 mm. Ak je montážna medzera príliš veľká, vyskytnú sa chyby zvárania, ako je pórovitosť.
Súčasný výskum ukazuje, že pri zváraní karosérie automobilov z rovnakého materiálu je možné optimalizáciou procesných parametrov laserového hĺbkového zvárania získať zvar s dobrou tvorbou povrchu, menším počtom vnútorných defektov a vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami. Vynikajúce mechanické vlastnosti zvaru môžu spĺňať požiadavky na použitie zváraných komponentov karosérie automobilov. Pri zváraní karosérií automobilov však hliníková zliatina-oceľ ako predstaviteľ heterogénneho kovového procesu hlbokého tavného zvárania laserom nie je zrelá, hoci pridaním prechodovej vrstvy možno dosiahnuť vynikajúci výkon zvaru, ale rôzne materiály prechodovej vrstvy na zvare Mechanizmus vplyvu vrstvy IMC a jeho vplyv na mikroštruktúru zvarového mechanizmu nie je jasný, vyžaduje si ďalšiu hĺbkovú štúdiu.
Proces zvárania drôtom na plnenie karosérie auta
Proces zvárania laserovým plničom je založený na nasledujúcom princípe: Zvarový spoj sa vytvorí predplnením zvaru špecifickým drôtom alebo súčasným podávaním drôtu počas procesu laserového zvárania. To je ekvivalentné privádzaniu približne homogénneho množstva drôteného materiálu do zvarového kúpeľa počas laserového hĺbkového tavného zvárania. Nižšie uvedený diagram znázorňuje proces zvárania laserovým plnivom.
V porovnaní s laserovým hlbokým tavným zváraním má laserové plniace zváranie dve výhody pri zváraní karosérií: po prvé, môže výrazne zlepšiť toleranciu montážnej medzery medzi časťami karosérie, ktoré sa majú zvárať, a vyriešiť problém požiadavky na vysokú skosenú medzeru pri laserovom hlbokom tavnom zváraní. ; po druhé, môže zlepšiť distribúciu tkaniva v oblasti zvaru použitím drôtov s rôznym obsahom zloženia a potom regulovať výkon zvaru.
V procese výroby karosérie sa proces laserového zvárania používa hlavne na zváranie hliníkových zliatin a oceľových častí karosérie. Najmä v procese zvárania častí karosérie z hliníkovej zliatiny je povrchové napätie roztaveného bazéna malé, čo môže ľahko viesť k zrúteniu roztaveného bazéna, zatiaľ čo proces zvárania laserového plniva môže lepšie vyriešiť problém kolapsu roztaveného bazéna. roztavením drôtu v procese laserového zvárania.
Proces spájkovania automobilových karosérií laserom
Proces spájkovania laserom je založený na nasledujúcom princípe: Pri použití lasera ako zdroja tepla sa laserový lúč zaostrí a vyžaruje na povrch drôtu, drôt sa roztaví, roztavený drôt steká a vypĺňa zváraný obrobok, a medzi spájkovaným materiálom a obrobkom dochádza k metalurgickým efektom, ako je tavenie a difúzia, čím dochádza k spojeniu obrobku. Na rozdiel od procesu zvárania laserovým plnivom proces spájkovania laserom roztaví iba drôt a nie zváraný obrobok. Laserové spájkovanie má dobrú stabilitu zvárania, ale pevnosť v ťahu výsledného zvaru je nízka. Obrázok 3 znázorňuje aplikáciu procesu spájkovania laserom pri zváraní krytu batožinového priestoru automobilu
V procese zvárania karosérie sa laserové spájkovanie používa hlavne na zváranie častí karosérie, ktoré si nevyžadujú vysokú pevnosť spoja, ako je zváranie medzi horným krytom a bočnými rámami, zváranie medzi hornou a spodnou časťou batožiny. kryt priehradky atď. Horný kryt vozidiel VW, Audi a ďalších modelov strednej a vyššej kategórie využíva proces spájkovania laserom.
Medzi hlavné chyby laserom spájkovaných spojov karosérií automobilov patrí ohlodávanie hrán, pórovitosť, deformácia zvaru a pod.
Proces kompozitného zvárania karosérie automobilu laserovým oblúkom
Princíp procesu kompozitného zvárania laserovým oblúkom je nasledovný: dva zdroje tepla, laser a oblúk, sa používajú na súčasné pôsobenie na povrch obrobku, ktorý sa má zvárať, a obrobok sa roztaví a stuhne, aby vytvoril zvarový šev. Nižšie uvedený diagram znázorňuje proces zvárania laserovým oblúkom.
Laserové oblúkové kompozitné zváranie kombinuje výhody laserového zvárania a oblúkového zvárania: po prvé, pri pôsobení duálnych zdrojov tepla je možné zvýšiť rýchlosť zvárania, príkon tepla sa zníži, deformácia zvaru je malá, pričom sa zachovajú vlastnosti laserového zvárania ; po druhé, lepšia schopnosť premostenia, tolerancia montážnej medzery je väčšia; po tretie, rýchlosť tuhnutia roztaveného kúpeľa sa stáva pomalšou, čo prispieva k odstráneniu pórov, trhlín a iných defektov zvárania, zlepšuje organizáciu a výkon tepelne ovplyvnenej zóny Po štvrté, vďaka oblúku je schopný zvárať materiály s vysokou odrazivosťou a vysokou tepelnou vodivosťou, so širšou škálou aplikovaných materiálov.
Vo výrobnom procese karosérie je proces zvárania laserovým oblúkovým kompozitným zváraním hlavne zváraním komponentov z hliníkovej zliatiny karosérie a hliníkových zliatin - oceľových odlišných kovov, pre montážnu medzeru väčších častí zvárania, ako je napríklad časť dverí automobilu. zváranie, je to preto, že montážna medzera prispieva k premosťovaciemu výkonu pri zváraní laserom a oblúkom. Okrem toho sa technológia oblúkového zvárania laser-MIG aplikuje aj na polohu bočných strešných nosníkov karosérie Audi.
V procese zvárania karosérie má kompozitné zváranie laserovým oblúkom výhodu veľkej tolerancie medzier v porovnaní s jednoduchým laserovým zváraním, avšak kompozitné zváranie laserovým oblúkom si vyžaduje komplexné zváženie relatívnej polohy lasera a oblúka, parametrov laserového zvárania, oblúka. parametre a ďalšie faktory. Správanie sa pri prenose tepla a hmoty v procese laserového oblúkového zvárania je zložité, najmä energetická regulácia zvárania heterogénnych materiálov a mechanizmus regulácie hrúbky IMC a tkaniva je stále nejasný a vyžaduje si ďalšie posilnenie výskumu.
Iné procesy laserového zvárania karosérií
Laserové hĺbkové tavné zváranie, laserové plniace zváranie, laserové tvrdé spájkovanie a laserové oblúkové kompozitné zváranie a iné zváracie procesy majú vyspelejšiu teóriu a široké spektrum praktických aplikácií. Keďže požiadavky automobilového priemyslu na efektivitu zvárania karosérií sa zvyšujú a dopyt po zváraní odlišných materiálov v ľahkej výrobe sa zvyšuje, pozornosť si získava laserové bodové zváranie, laserové oscilačné zváranie, zváranie viacerými laserovými lúčmi a laserové letové zváranie.
Proces bodového zvárania laserom
Laserové bodové zváranie je pokročilá technológia laserového zvárania s vynikajúcimi výhodami vysokej rýchlosti zvárania a vysokej presnosti zvárania. Základným princípom laserového bodového zvárania je zaostrenie laserového lúča na bod na časti, ktorá sa má zvárať, aby sa kov v tomto bode okamžite roztavil, a úpravou hustoty lasera na dosiahnutie efektu zvárania tepelnou vodivosťou alebo hlbokého tavného zvárania, keď laserový lúč prestane fungovať, tekutý kov sa refluxuje, stuhne a vytvorí spoj.
Existujú dve hlavné formy laserového bodového zvárania: pulzné laserové bodové zváranie a kontinuálne laserové bodové zváranie. Laserový lúč pri pulznom laserovom bodovom zváraní má vysokú špičkovú energiu, ale doba pôsobenia je krátka a vo všeobecnosti sa používa na zváranie ľahkých kovov, ako sú zliatiny horčíka a zliatiny hliníka. Pri kontinuálnom laserovom bodovom zváraní má laserový lúč vysoký priemerný výkon a dlhú dobu pôsobenia lasera a väčšinou sa používa na zváranie ocele.
Pri zváraní karosérií v porovnaní s odporovým bodovým zváraním má bodové laserové zváranie výhody bezkontaktnej a samostatne navrhnutej trajektórie bodového zvárania, ktorá môže uspokojiť dopyt po vysokokvalitnom zváraní pod rôznymi medzerami medzi materiálmi karosérie.
Proces laserového oscilačného zvárania
Laserové oscilačné zváranie je nová technológia laserového zvárania, ktorá bola navrhnutá v posledných rokoch a získala širokú pozornosť. Princípom tejto technológie je dosiahnutie rýchleho, usporiadaného a malého kmitania laserového lúča integráciou oscilujúceho zrkadla do laserovej zváracej hlavy, čím sa dosiahne efekt miešania lúča pri pohybe vpred pri laserovom zváraní.
Medzi hlavné trajektórie oscilácií v procese laserového oscilačného zvárania patria: priečna oscilácia, pozdĺžna oscilácia, kruhová oscilácia a nekonečná oscilácia. Proces laserového oscilačného zvárania má významné výhody pri zváraní karosérií automobilov, pretože stav toku taveniny sa výrazne mení osciláciou laserového lúča, takže proces môže eliminovať netavené defekty, dosiahnuť zjemnenie zrna a potlačiť pórovitosť pri zváraní. rovnaký materiál karosérie automobilu a zlepšuje problémy nedostatočného miešania rôznych materiálov a zlých mechanických vlastností zvarového švu pri zváraní odlišných materiálov karosérie.
Proces zvárania viacerými laserovými lúčmi
V súčasnosti možno vláknové lasery použiť na rozdelenie jedného laserového lúča na viacero laserových lúčov pomocou modulu na delenie lúča inštalovaného vo zváracej hlave. Zváranie viacerými laserovými lúčmi je ekvivalentom použitia viacerých zdrojov tepla v procese zvárania. Úpravou rozloženia energie lúča môžu rôzne lúče dosahovať rôzne funkcie, ako napríklad: lúč s vyššou hustotou energie je hlavným lúčom, zodpovedným za hĺbkové zváranie; pomocný lúč s nižšou hustotou energie môže vyčistiť a predhriať povrch materiálu a zvýšiť absorpciu energie laserového lúča materiálom.
Zvárací proces s viacerými laserovými lúčmi môže zlepšiť odparovanie pár zinku a dynamické správanie taveniny počas zvárania pozinkovaných oceľových plechov, zlepšiť problém rozstreku a zvýšiť pevnosť zvarového švu v ťahu.
Proces laserového letového zvárania
Laserová letová technológia zvárania je nová technológia laserového zvárania s vysokou účinnosťou zvárania a autonómnym dizajnom trajektórie zvárania. Základným princípom laserového letového zvárania je, že keď laserový lúč dopadá na X a Y zrkadlá skenovacieho zrkadla, uhol zrkadla je riadený autonómnym programovaním, aby sa dosiahlo vychýlenie laserového lúča v akomkoľvek uhle.
Tradične sa laserové zváranie karosérie automobilu spolieha hlavne na zvárací robot, ktorý poháňa laserovú zváraciu hlavu pre synchrónny pohyb, aby sa dosiahol zvárací efekt. Opakujúci sa vratný pohyb zváracieho robota však výrazne obmedzuje účinnosť zvárania karosérií automobilu v dôsledku veľkého počtu zvarov a dlhej dĺžky zvarov. Naproti tomu laserové letové zváranie možno dosiahnuť v určitom rozsahu jednoduchým nastavením uhla reflektora. Preto technológia laserového letového zvárania môže výrazne zlepšiť účinnosť zvárania a má široké uplatnenie.
Zhrnutie
S rozvojom automobilového priemyslu sa budúcnosť technológie zvárania karosérií bude naďalej rozvíjať ako v procese zvárania, tak aj v inteligentnej technológii.
Karoséria automobilu, najmä karoséria nového energetického vozidla, sa vyvíja smerom k nízkej hmotnosti. Ľahké zliatiny, kompozitné materiály a heterogénne materiály sa budú vo väčšej miere používať v karosérii automobilov, konvenčný proces laserového zvárania je ťažké splniť jeho požiadavky na zváranie, takže vysoko kvalitný a efektívny proces zvárania sa stane trendom budúceho vývoja.
V posledných rokoch bol vznikajúci proces laserového zvárania, ako je laserové švihové zváranie, zváranie viacerými laserovými lúčmi, laserové letové zváranie atď., v kvalite zvárania a účinnosti zvárania počiatočného teoretického výskumu a skúmania procesov. Budúcnosťou musí byť vznikajúci proces laserového zvárania a ľahké materiály karosérií automobilov, zváranie heterogénnych materiálov a ďalšie scenáre, ktoré sú úzko spojené, návrh trajektórie výkyvu laserového lúča, mechanizmus pôsobenia energie viacerých laserových lúčov a zlepšenie účinnosti letového zvárania a ďalšie aspekty vnútornej hĺbkový výskum s cieľom preskúmať vyspelý proces zvárania ľahkých automobilových karosérií.
Technológia laserového zvárania karosérií je hlboko integrovaná s inteligentnou technológiou, snímanie stavu laserového zvárania karosérie v reálnom čase a spätná kontrola parametrov procesu majú rozhodujúcu úlohu v kvalite zvárania. Súčasná inteligentná technológia laserového zvárania sa väčšinou používa na plánovanie a sledovanie trajektórie pred zváraním a kontrolu kvality po zváraní. Domáci a zahraničný výskum v oblasti zisťovania defektov zvárania a adaptívnej regulácie parametrov je stále v plienkach a technológia adaptívneho riadenia parametrov procesu laserového zvárania nebola vo výrobe karosérií aplikovaná.
Preto by sa pre aplikáciu technológie laserového zvárania v charakteristikách procesu zvárania karosérií automobilov mala vyvinúť budúcnosť s pokročilým inteligentným snímacím systémom laserového zvárania s viacerými snímačmi a vysokorýchlostným vysoko presným riadiacim systémom zváracieho robota, aby sa zabezpečilo, že laserové zváranie inteligentná technológia v reálnom čase a presnosť každého spoja, prostredníctvom prepojenia „plánovanie trajektórie pred zváraním – adaptívne riadenie parametrov zvárania kontrola kvality po zváraní online“, aby sa zabezpečila vysoká kvalita a efektívne spracovanie.
Spoločnosť Maven pre laserovú automatizáciu sa zameriava na laserový priemysel už 14 rokov, špecializujeme sa na laserové zváranie, máme robotické rameno laserové zváracie zariadenie, stolový automatický laserový zvárací stroj, ručný laserový zvárací stroj, okrem toho máme aj laserový zvárací stroj, laserový rezací stroj a laserový značkovací gravírovací stroj, máme veľa prípadov riešenia laserového zvárania, ak máte záujem, vždy nás môžete kontaktovať.
Čas odoslania: 09. december 2022
