Johdanto
Koska ajoneuvon kori on ajoneuvon muiden osien kantaja, sen valmistustekniikka määrää suoraan ajoneuvon yleisen valmistuslaadun.Hitsaus on tärkeä tuotantoprosessi auton korien valmistusprosessissa.Tällä hetkellä autojen korihitsauksessa käytettävät hitsaustekniikat sisältävät pääasiassa vastuspistehitsauksen, MIG-hitsauksen, MAG-hitsauksen ja laserhitsauksen.
Laserhitsaustekniikalla kehittyneenä optoelektromekaanisena integraatiohitsausteknologiana verrattuna perinteiseen auton korin hitsaustekniikkaan on etuja korkea energiatiheys, nopea hitsausnopeus, pieni hitsausjännitys ja muodonmuutos sekä hyvä joustavuus.
Auton korin rakenne on monimutkainen ja sen osat ovat pääosin ohutseinäisiä ja kaarevia.Auton korin hitsaukseen liittyy joitain vaikeuksia, kuten muutoksia korimateriaalissa, korin osien eri paksuuksia, monipuolista hitsausrataa ja liitosmuotoja.Lisäksi auton korihitsaukselle asetetaan korkeat vaatimukset hitsauksen laadulle ja hitsauksen tehokkuudelle.
Asianmukaisten hitsausprosessiparametrien perusteella laserhitsauksella voidaan varmistaa auton korin avainkomponenttien korkea väsymislujuus ja iskunkestävyys, jotta varmistetaan auton korin hitsauksen laatu ja käyttöikä.Laserhitsaustekniikka voi mukautua erilaisiin liitosmuotoihin, eripaksuuksiin ja eri materiaalityyppeihin auton korin osien hitsaukseen vastaamaan auton korin valmistuksen joustavia tarpeita.Siksi laserhitsaustekniikka on tärkeä tekninen keino saavuttaa autoteollisuuden korkealaatuista kehitystä.
Auton korin laserhitsaustekniikka
Auton korin laserhitsaustekniikka
Laserin syväläpäisyhitsausprosessin periaate (kuva 1) on seuraava: kun laserin tehotiheys saavuttaa tietyn tason, materiaalin pinta höyrystyy muodostaen avaimenreiän.Kun metallihöyryn paine reiässä saavuttaa dynaamisen tasapainon ympäröivän nesteen staattisen paineen ja pintajännityksen kanssa, laser voidaan säteilyttää reiän pohjalle avaimenreiän kautta ja lasersäteen liikkeellä jatkuva hitsaus muodostuu.Laser-syvätunkeutumishitsausprosessin aikana ei tarvitse lisätä apuvirtausta tai täyteainetta, vaan työkappaleen omat materiaalit voidaan hitsata yhteen.
KUVA.1 Kaavio laserin syväläpihitsausprosessista
Laser-syvälävistyshitsauksella saatu hitsaus on yleensä sileä ja suora, ja muodonmuutos on pieni, mikä parantaa auton korin valmistustarkkuutta.Hitsin korkea vetolujuus varmistaa auton korin hitsauslaadun.Hitsausnopeus on nopea, mikä edistää hitsauksen tuotannon tehokkuutta.
Auton korin hitsausprosessissa laserin syväläpäisyhitsausprosessin käyttö voi vähentää huomattavasti osien, muottien ja hitsaustyökalujen määrää, mikä vähentää kehon painoa ja tuotantokustannuksia.Laserin syväläpihitsausprosessissa on kuitenkin huono toleranssi hitsattujen osien asennusraon suhteen, ja kokoonpanorako on säädettävä välillä 0,05 - 2 mm.Jos asennusrako on liian suuri, syntyy hitsausvirheitä, kuten huokosia.
Nykyinen tutkimus osoittaa, että hyvä pintamuovaus, vähemmän sisäisiä vikoja ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet omaava hitsi voidaan saada optimoimalla lasersyväläpihitsauksen prosessiparametrit saman auton korin materiaalin hitsauksessa.Hitsin erinomaiset mekaaniset ominaisuudet voivat täyttää auton korin hitsauskomponenttien tarpeet.Kuitenkin autojen korin hitsauksessa alumiiniseoksen ja teräksen edustama erilainen metallilaser syväläpäisyhitsaustekniikka ei ole kypsä.Vaikka siirtymäkerroksia lisäämällä saadaan aikaan erinomaisia hitsaussaumoja, eri siirtymäkerrosmateriaalien vaikutusmekanismi IMC-kerrokseen ja niiden vaikutusmekanismi hitsin mikrorakenteeseen eivät ole selvät, ja lisätutkimusta tarvitaan.
Auton korin laserlangan täyttöhitsausprosessi
Lasertäytelangan hitsausprosessin periaate on seuraava: hitsausliitos muodostetaan esitäyttämällä tietty hitsauslanka hitsissä tai syöttämällä hitsauslankaa samanaikaisesti laserhitsausprosessin aikana.Tämä vastaa suunnilleen homogeenisen hitsauslankamateriaalin syöttämistä hitsausaltaaseen lasersyväläpihitsauksen aikana.Kaavamainen kaavio lasertäyttölangan hitsausprosessista on esitetty kuvassa 2.
KUVA.2 Kaavio laserlangan täyttöhitsausprosessista
Laser-syväläpihitsaukseen verrattuna laserlangan täyttöhitsauksella on kaksi etua autokorin hitsauksessa: Ensinnäkin se voi parantaa huomattavasti hitsattavien auton korin osien välisen kokoonpanoraon toleranssia ja ratkaista lasersyvän tunkeutumishitsauksen ongelman. vaatii liian paljon uran välystä;Toiseksi hitsausalueen kudosjakaumaa voidaan parantaa käyttämällä hitsauslankoja, joiden koostumus on erilainen, ja sitten voidaan säätää hitsin suorituskykyä.
Auton korin valmistusprosessissa laserlangan täyttöhitsausprosessia käytetään pääasiassa korin alumiiniseos- ja teräsosien hitsaukseen.Erityisesti auton korin alumiiniseososien hitsausprosessissa sulan altaan pintajännitys on pieni, mikä on helppo johtaa sulan altaan romahtamiseen, ja laserlangan täyttöhitsausprosessi voi paremmin ratkaista sulan altaan romahtamisen ongelman. sulattamalla hitsauslangan.
Auton rungon laserjuottotekniikka
Laserjuottoprosessin periaate on seuraava: laseria käytetään lämmönlähteenä, lasersäde valaistaan hitsauslangan pintaan kohdistuksen jälkeen, hitsauslanka sulatetaan, sulanut lanka putoaa ja täyttyy hitsauslangan välissä. hitsattavia osia ja metallurgisia vaikutuksia, kuten sulamista ja diffuusiota, esiintyy täytemetallin ja työkappaleen välillä, jolloin työkappale liitetään.Toisin kuin laserlangan täyttöhitsausprosessi, laserjuottoprosessi vain sulattaa langan, ei sulata hitsattavaa työkappaletta.Laserjuotuksella on hyvä hitsauskestävyys, mutta hitsin vetolujuus on alhainen.KUVA.Kuva 3 esittää laserjuottoprosessin soveltamista auton tavaratilan luukun hitsaukseen.
KUVA.3 Laserjuotoksen käyttö autoissa: (a) takakannen laserhitsaus;(b) Kaaviokaavio laserjuotosta
Auton korin hitsausprosessissa laserjuottoprosessissa hitsataan pääasiassa korin osia, joilla on alhaiset liitoslujuusvaatimukset, kuten hitsaus yläkannen ja korin sivuseinän välillä, hitsaus rungon ylä- ja alaosan välillä. kansi jne., Volkswagen, Audi ja muut yläkannen huippuluokan mallit käyttävät laserjuottoprosessia.
Auton korin laserjuottohitsaussauman tärkeimmät viat ovat reunojen pureutuminen, huokoisuus, hitsin muodonmuutos jne. Vikoja voidaan selvästi poistaa säätämällä prosessiparametreja ja käyttämällä monitehoista laserjuottoprosessia.
Auton korin laserkaarikomposiittihitsaustekniikka
Laserkaarikomposiittihitsausprosessin periaate on seuraava: käyttämällä kahta laserin ja valokaaren lämmönlähdettä, jotka vaikuttavat hitsattavan työkappaleen pintaan samanaikaisesti, työkappale sulatetaan ja jähmettyy hitsin muodostamiseksi.Kuvassa 4 on kaavio laserkaarikomposiittihitsausprosessista.
KUVA.4 Laserkaarikomposiittihitsausprosessin kaavio
Laserkaarikomposiittihitsauksella on sekä laserhitsauksen että kaarihitsauksen edut: ensinnäkin kaksinkertaisen lämmönlähteen vaikutuksesta hitsausnopeus paranee, lämmönsyöttö on pieni, hitsin muodonmuutos on pieni ja laserhitsauksen ominaisuudet säilytetään;Toiseksi sillä on parempi siltauskyky ja suurempi kokoonpanovälin sietokyky;Kolmanneksi sulan altaan jähmettymisnopeus on hidas, mikä auttaa poistamaan hitsausvirheet, kuten huokoset ja halkeamat, ja parantamaan lämmön vaikutuksen alaisen vyöhykkeen rakennetta ja suorituskykyä.Neljänneksi, kaaren vaikutuksesta se voi hitsata materiaaleja, joilla on korkea heijastavuus ja korkea lämmönjohtavuus, ja käyttömateriaalien valikoima on laajempi.
Auton korinvalmistusprosessissa laserkaarikomposiittihitsausprosessissa hitsataan pääasiassa rungon alumiiniseososia ja alumiini-teräs-erilaisia metalleja, ja hitsataan osille, joissa on suuret kokoonpanovälit, kuten osien hitsaus. auton oveen, koska kokoonpanorako edistää laserkaarikomposiittihitsauksen sillan suorituskykyä.Lisäksi laser-MIG-kaarikomposiittihitsaustekniikkaa sovelletaan myös Audin rungon sivusäteen asennossa.
Auton korin hitsausprosessissa laserkaarikomposiittihitsauksen etuna on suurempi aukon sieto kuin yksittäislaserhitsauksessa, mutta laserin ja valokaaren suhteellinen sijainti, laserhitsausparametrit, kaariparametrit ja muut tekijät on otettava huomioon kattavasti.Lämmön- ja massansiirtokäyttäytyminen laserkaarihitsauksessa on monimutkainen, erityisesti energian säätelymekanismi sekä IMC-paksuuden ja rakenteen säätely erilaisten materiaalien hitsauksessa on vielä epäselvä, ja lisätutkimusta tarvitaan.
Muut autojen korin laserhitsausprosessit
Laser-syväläpihitsaus, laserlangan täyttöhitsaus, laserjuotto ja laserkaarikomposiittihitsaus ja muut hitsausprosessit ovat olleet kypsempi teoria ja laajoja käytännön sovelluksia.Autoteollisuuden korin hitsauksen tehokkuutta koskevien vaatimusten parantuessa ja erilaisten materiaalien hitsauksen kysynnän lisääntyessä kevyessä autoteollisuudessa on kiinnitetty huomiota laserpistehitsaukseen, laserswinghitsaukseen, monilasersädehitsaukseen ja laserlentohitsaukseen. to.
Laserpistehitsausprosessi
Laserpistehitsaus on edistynyt laserhitsaustekniikka, jonka etuna on nopea hitsausnopeus ja korkea hitsaustarkkuus.Laserpistehitsauksen perusperiaate on kohdistaa lasersäde tiettyyn pisteeseen hitsattavassa kappaleessa niin, että pisteessä oleva metalli sulaa välittömästi, säätämällä lasertiheyttä lämmönjohtamishitsauksen tai syväsulahitsausvaikutuksen saavuttamiseksi. , kun lasersäde lakkaa toimimasta, nestemäinen metalli virtaa uudelleen, jähmettyy muodostaen liitoksen.
Laserpistehitsauksessa on kaksi päämuotoa: pulssi laserpistehitsaus ja jatkuva laserpistehitsaus.Pulssilaserin pistehitsauksen lasersäteen huippuenergia on korkea, mutta toiminta-aika on lyhyt, yleensä käytetään magnesiumseoksen, alumiiniseoksen ja muiden kevytmetallien hitsaukseen.Lasersäteen keskimääräinen teho jatkuvassa laserpistehitsauksessa on korkea, laserin toiminta-aika on pitkä ja sitä käytetään laajasti teräshitsauksessa.
Auton korin hitsauksessa verrattuna vastuspistehitsaukseen laserpistehitsauksen etuna on kosketukseton, pistehitsauksen liikerata voidaan suunnitella itsenäisesti jne., joka voi täyttää korkealaatuisen hitsauksen vaatimukset erilaisten kiertorakojen alla. auton korimateriaalit.
Laser-swing-hitsausprosessi
Laserkeinuhitsaus on viime vuosina ehdotettu uusi laserhitsaustekniikka, joka on herättänyt suurta huomiota.Tämän tekniikan periaate on: integroimalla galvanometriryhmä laserhitsauspäähän, lasersäde on nopea, säännöllinen ja pienellä alueella, jotta saavutetaan se, että lasersäde liikkuu eteenpäin sekoittaen.
Laserheilahdushitsausprosessin tärkeimmät heilahteluradat ovat poikittainen heilahdus, pitkittäinen heilahdus, pyöreä keinu ja ääretön heilahdus.Laserkeinuhitsausprosessilla on merkittäviä etuja auton korin hitsauksessa.Lasersäteen heilahtelun vaikutuksesta sulan altaan virtaustila muuttuu merkittävästi.Siksi prosessi ei voi vain poistaa sulamatonta vikaa, saavuttaa rakeiden hienostuneisuutta ja vähentää huokoisuutta saman auton korimateriaalin hitsauksessa.Lisäksi se voi myös parantaa ongelmia, kuten eri materiaalien riittämätöntä sekoittumista ja hitsien huonoja mekaanisia ominaisuuksia auton korin heterogeenisten materiaalien hitsauksessa.
Monilaserhitsausprosessi
Tällä hetkellä valokuitulaser voidaan jakaa useisiin lasersäteisiin hitsauspäähän asennetulla jakomoduulilla.Monilasersädehitsaus vastaa useiden lämmönlähteiden käyttöä hitsausprosessissa, säätämällä säteen energiajakaumaa, eri säteet voivat saavuttaa erilaisia toimintoja, kuten: säde, jolla on suurempi energiatiheys, on pääsäde, joka vastaa syvästä tunkeutuminen hitsaus;Säteen pienempi energiatiheys voi puhdistaa ja esilämmittää materiaalin pinnan ja lisätä lasersäteen energian absorptiota materiaaliin.
Galvanoitua erittäin lujaa teräsmateriaalia käytetään laajalti auton rungossa.Monilaserhitsaustekniikka voi parantaa sinkkihöyryn haihtumiskäyttäytymistä ja sulan altaan dynaamista käyttäytymistä galvanoidun teräslevyn hitsausprosessissa, parantaa sputterointiongelmaa ja parantaa hitsin vetolujuutta.
Laserlentohitsausprosessi
Laserlentohitsaustekniikka on uusi laserhitsaustekniikka, jolla on korkea hitsaustehokkuus ja joka voidaan suunnitella itsenäisesti.Laserlentohitsauksen perusperiaate on, että kun lasersäde osuu pyyhkäisypeilin X- ja Y-peileihin, peilin kulmaa ohjataan itsenäisellä ohjelmoinnilla lasersäteen taipumisen saavuttamiseksi missä tahansa kulmassa.
Auton korin perinteinen laserhitsaus perustuu pääasiassa hitsausrobotin käyttämän laserhitsauspään synkroniseen liikkeeseen hitsausvaikutuksen saavuttamiseksi.Kuitenkin auton korin hitsaustehokkuutta rajoittaa voimakkaasti hitsausrobotin toistuva edestakainen liike, joka johtuu hitsien suuresta määrästä ja hitsien pituudesta.Sitä vastoin laserlentohitsauksen tarvitsee vain säätää peilin kulmaa hitsauksen saavuttamiseksi tietyllä alueella.Siksi laserlentohitsaustekniikka voi parantaa merkittävästi hitsauksen tehokkuutta ja sillä on laajat sovellusmahdollisuudet.
Yhteenveto ja tulevaisuus
Autoteollisuuden kehittyessä tulevaisuuden korin hitsausteknologian kehitys jatkuu kahdessa suhteessa: hitsausprosessissa ja älykkäässä tekniikassa.
Auton kori, erityisesti uusi energiaajoneuvon kori, kehittyy kevyen painon suuntaan.Kevyitä seoksia, komposiittimateriaaleja ja erilaisia materiaaleja käytetään laajemmin autojen koreissa, perinteinen laserhitsausprosessi on vaikea täyttää sen hitsausvaatimukset, joten laadukkaasta ja tehokkaasta hitsausprosessista tulee tulevaisuuden kehitystrendi.
Viime vuosina esiin nousevat laserhitsausprosessit, kuten laserswing-hitsaus, monilasersädehitsaus, laserlentohitsaus jne., ovat olleet alustavaa teoreettista tutkimusta ja prosessien tutkimista hitsauksen laadun ja hitsauksen tehokkuuden kannalta.Tulevaisuudessa on välttämätöntä yhdistää tiiviisti syntyvä laserhitsausprosessi kevyiden materiaalien ja auton korin erilaisten materiaalien hitsauskohtauksiin, suorittaa perusteellista tutkimusta lasersäteen heilahdusradan suunnittelusta, usean lasersäteen energian toimintamekanismista ja lentohitsauksen tehokkuuden parantaminen ja tutkia kypsää kevyttä auton korin hitsausprosessia.
Auton korin laserhitsaustekniikka on syvästi integroitu älykkääseen tekniikkaan.Auton korin laserhitsauksen tilan reaaliaikainen havainto ja prosessiparametrien takaisinkytkentäohjaus ovat ratkaisevassa roolissa hitsauksen laadussa.Nykyistä älykästä laserhitsaustekniikkaa käytetään pääasiassa esihitsauksen liikeradan suunnitteluun ja seurantaan sekä hitsauksen jälkeiseen laaduntarkastukseen.Kotimaassa ja ulkomailla hitsausvirheiden havaitsemisen ja parametrien mukautuvan ohjauksen tutkimus on vielä alkuvaiheessa, eikä laserhitsausprosessin parametrien mukautuvaa ohjaustekniikkaa ole sovellettu auton korien valmistuksessa.
Siksi, kun otetaan huomioon laserhitsaustekniikan käyttöominaisuudet auton korin hitsausprosessissa, laserhitsaukseen olisi luotava älykäs anturijärjestelmä, jossa on kehittyneet monianturit ytimenä ja nopea ja tarkka hitsausrobotin ohjausjärjestelmä. kehitetään tulevaisuudessa varmistamaan älykkään laserhitsaustekniikan kaikkien näkökohtien reaaliaikainen ja tarkkuus.Avaa linkki "esihitsauksen liikeradan suunnittelu – parametrien mukautuva hitsauksen laadun online-tunnistuksen ohjaus hitsauksen jälkeen" varmistaaksesi korkealaatuisen ja tehokkaan käsittelyn.
Postitusaika: 16.10.2023