Uvod
Kako je karoserija vozila nositelj ostalih dijelova vozila, njena tehnologija izrade izravno određuje ukupnu kvalitetu izrade vozila.Zavarivanje je važan proizvodni proces u procesu izrade automobilskih karoserija.Trenutno, tehnologije zavarivanja koje se koriste za zavarivanje karoserije automobila uglavnom uključuju otporno točkasto zavarivanje, MIG zavarivanje, MAG zavarivanje i lasersko zavarivanje.
Tehnologija laserskog zavarivanja kao napredna optoelektromehanička integracijska tehnologija zavarivanja, u usporedbi s tradicionalnom tehnologijom zavarivanja karoserije automobila, ima prednosti visoke gustoće energije, velike brzine zavarivanja, malog naprezanja i deformacije zavarivanja i dobre fleksibilnosti.
Struktura karoserije automobila je složena, a njezine komponente su uglavnom tankih stijenki i zakrivljene.Zavarivanje karoserije automobila suočava se s određenim poteškoćama, kao što su promjene u materijalu karoserije, različite debljine dijelova karoserije, raznolika putanja zavarivanja i oblici spojeva.Osim toga, zavarivanje karoserije automobila ima visoke zahtjeve u pogledu kvalitete zavarivanja i učinkovitosti zavarivanja.
Na temelju odgovarajućih parametara procesa zavarivanja, lasersko zavarivanje može osigurati visoku čvrstoću na zamor i udarnu žilavost ključnih komponenti karoserije automobila, kako bi se osigurala kvaliteta zavarivanja i vijek trajanja karoserije automobila.Tehnologija laserskog zavarivanja može se prilagoditi različitim oblicima spojeva, različitim debljinama i različitim vrstama materijala za zavarivanje dijelova karoserije automobila, kako bi zadovoljila fleksibilne potrebe proizvodnje karoserije automobila.Stoga je tehnologija laserskog zavarivanja važno tehničko sredstvo za postizanje kvalitetnog razvoja automobilske industrije.
Tehnologija laserskog zavarivanja karoserije automobila
Tehnologija laserskog dubokog zavarivanja karoserije automobila
Princip procesa zavarivanja dubokim prodiranjem lasera (slika 1) je sljedeći: kada gustoća snage lasera dosegne određenu razinu, površina materijala isparava, stvarajući ključanicu.Kada tlak metalne pare u rupi postigne dinamičku ravnotežu sa statičkim tlakom i površinskom napetosti okolne tekućine, laser se može ozračiti do dna rupe kroz ključanicu, a s kretanjem laserske zrake, kontinuirano nastaje zavar.Tijekom postupka laserskog zavarivanja dubokim prodiranjem, nema potrebe za dodavanjem pomoćnog topitelja ili punila, a vlastiti materijali obratka mogu se zavarivati zajedno.
SLIKA1 Shematski dijagram procesa laserskog zavarivanja dubokim prodiranjem
Zavar dobiven laserskim dubokim zavarivanjem općenito je gladak i ravan, a deformacija je mala, što pogoduje poboljšanju točnosti proizvodnje karoserije automobila.Visoka vlačna čvrstoća zavara osigurava kvalitetu zavarivanja karoserije automobila.Brzina zavarivanja je velika, što je pogodno za poboljšanje učinkovitosti proizvodnje zavarivanja.
U procesu zavarivanja karoserije automobila, korištenje laserskog procesa zavarivanja dubokim prodiranjem može uvelike smanjiti broj dijelova, kalupa i alata za zavarivanje, čime se smanjuje težina karoserije i troškovi proizvodnje.Međutim, laserski postupak zavarivanja dubokim prodiranjem ima lošu toleranciju za montažni razmak zavarenih dijelova, a montažni razmak treba kontrolirati između 0,05 i 2 mm.Ako je montažni razmak prevelik, doći će do oštećenja zavarivanja kao što su pore.
Trenutna istraživanja pokazuju da se zavar s dobrim površinskim oblikovanjem, manje unutarnjih defekata i izvrsnim mehaničkim svojstvima može dobiti optimizacijom procesnih parametara laserskog zavarivanja dubokim prodiranjem pri zavarivanju istog materijala karoserije automobila.Izvrsna mehanička svojstva zavara mogu zadovoljiti potrebe komponenti za zavarivanje karoserije automobila.Međutim, u zavarivanju karoserije automobila, tehnologija laserskog zavarivanja dubokim prodiranjem različitih metala koju predstavljaju aluminijska legura i čelik nije zrela.Iako se dodavanjem prijelaznih slojeva mogu dobiti zavareni šavovi s izvrsnim performansama, mehanizam utjecaja različitih materijala prijelaznog sloja na IMC sloj i njihov mehanizam djelovanja na mikrostrukturu zavara nisu jasni, te su potrebna daljnja istraživanja.
Postupak zavarivanja laserskog punjenja karoserije automobila
Princip postupka zavarivanja laserskom žicom za punjenje je sljedeći: zavareni spoj se formira prethodnim punjenjem određene žice za zavarivanje u zavar ili dovođenjem žice za zavarivanje istovremeno tijekom procesa laserskog zavarivanja.To je jednako unošenju približno homogenog materijala žice za zavarivanje u zavarenu posudu tijekom laserskog zavarivanja dubokim prodiranjem.Shematski dijagram procesa zavarivanja laserske žice za punjenje prikazan je na slici 2.
SLIKA2 Shematski dijagram procesa zavarivanja punjenjem laserske žice
U usporedbi s laserskim zavarivanjem dubokim prodiranjem, lasersko zavarivanje punjenjem žice ima dvije prednosti u zavarivanju karoserije automobila: prvo, može uvelike poboljšati toleranciju sklopnog razmaka između dijelova karoserije automobila koji se zavaruju i riješiti problem laserskog zavarivanja dubokim prodiranjem. zahtijeva previše razmaka utora;Drugo, raspodjela tkiva u području zavara može se poboljšati upotrebom žica za zavarivanje s različitim sadržajem sastava, a zatim se može regulirati izvedba zavara.
U procesu proizvodnje karoserije automobila, postupak zavarivanja punjenjem laserske žice uglavnom se koristi za zavarivanje aluminijskih legura i čeličnih dijelova karoserije.Pogotovo u procesu zavarivanja dijelova karoserije automobila od aluminijske legure, površinska napetost rastaljene bazena je mala, što je lako dovesti do kolapsa rastaljenog bazena, a postupak zavarivanja punjenjem laserske žice može bolje riješiti problem kolapsa rastaljenog bazena topljenjem žice za zavarivanje.
Tehnologija laserskog lemljenja karoserije automobila
Princip postupka laserskog lemljenja je sljedeći: laser se koristi kao izvor topline, laserska zraka se osvijetli na površinu žice za zavarivanje nakon što se fokusira, žica za zavarivanje se topi, otopljena žica pada i puni se između dijelova koji se zavaruju, a metalurški učinci kao što su taljenje i difuzija javljaju se između dodatnog metala i radnog komada, tako da je radni komad spojen.Za razliku od postupka zavarivanja laserskim punjenjem žice, postupak laserskog lemljenja topi samo žicu, a ne topi radni komad koji treba zavariti.Lasersko lemljenje ima dobru stabilnost zavarivanja, ali je vlačna čvrstoća zavara niska.SLIKASlika 3 prikazuje primjenu postupka laserskog lemljenja u zavarivanju poklopca prtljažnika automobila.
SLIKA3 Primjena laserskog lemljenja u automobilu: (a) lasersko zavarivanje stražnjeg poklopca motora;(b) Shematski dijagram laserskog lemljenja
U procesu zavarivanja karoserije automobila, postupak laserskog lemljenja uglavnom je zavarivanje dijelova karoserije s niskim zahtjevima za čvrstoću spojeva, kao što je zavarivanje između gornjeg poklopca i bočne stijenke karoserije, zavarivanje između gornjeg i donjeg dijela prtljažnika poklopac, itd., Volkswagen, Audi i drugi vrhunski modeli gornjeg poklopca koriste postupak laserskog lemljenja.
Glavni nedostaci kod šava za zavarivanje karoserije automobila laserskim lemljenjem uključuju rubove, poroznost, deformaciju zavara, itd. Defekti se očito mogu potisnuti podešavanjem parametara procesa i korištenjem procesa laserskog lemljenja s više fokusa.
Tehnologija laserskog zavarivanja karoserije automobila
Načelo postupka lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja je sljedeće: pomoću dva izvora topline lasera i luka koji istodobno djeluju na površinu obratka koji treba zavariti, obradak se topi i skrućuje kako bi se formirao zavar.Slika 4 prikazuje shematski dijagram procesa lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja.
SLIKA4 Shematski dijagram procesa lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja
Lasersko-lučno kompozitno zavarivanje ima prednosti i laserskog i elektrolučnog zavarivanja: prvo, pod djelovanjem dvostrukih izvora topline, brzina zavarivanja je poboljšana, unos topline je mali, deformacija zavara je mala, a karakteristike laserskog zavarivanja održavaju se;Drugo, ima bolju sposobnost premošćivanja i veću toleranciju na montažni razmak;Treće, brzina skrućivanja rastaljenog bazena je spora, što pogoduje uklanjanju nedostataka zavarivanja kao što su pore i pukotine, i poboljšanju strukture i performansi zone utjecaja topline.Četvrto, zahvaljujući učinku luka, može zavarivati materijale visoke refleksije i visoke toplinske vodljivosti, a raspon materijala za primjenu je širi.
U procesu proizvodnje automobilske karoserije, postupak lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja uglavnom je zavarivanje komponenti karoserije od aluminijske legure i različitih metala od aluminija i čelika, a zavarivanje se izvodi za dijelove s velikim montažnim razmacima, kao što je zavarivanje dijelova vrata automobila, jer montažni razmak pogoduje igri izvedbe mosta lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja.Osim toga, laser-MIG kompozitna tehnologija zavarivanja također se primjenjuje na položaj bočne gornje grede karoserije Audija.
U procesu zavarivanja karoserije automobila, lasersko-lučno kompozitno zavarivanje ima prednost veće tolerancije razmaka od jednog laserskog zavarivanja, ali relativni položaj lasera i luka, parametre laserskog zavarivanja, parametre luka i druge čimbenike treba sveobuhvatno razmotriti.Ponašanje prijenosa topline i mase kod laserskolučnog zavarivanja je složeno, posebno mehanizam regulacije energije i IMC debljine i regulacije strukture kod zavarivanja različitih materijala je još uvijek nejasan, te su potrebna daljnja istraživanja.
Ostali postupci laserskog zavarivanja karoserije automobila
Lasersko zavarivanje dubokim prodiranjem, lasersko zavarivanje punjenjem žice, lasersko lemljenje i lasersko-lučno kompozitno zavarivanje i drugi postupci zavarivanja bili su zrelija teorija i opsežne praktične primjene.S poboljšanjem zahtjeva automobilske industrije za učinkovitošću zavarivanja karoserije i povećanjem potražnje za zavarivanjem različitih materijala u proizvodnji lakih automobila, pozornost se pridaje laserskom točkastom zavarivanju, laserskom zavarivanju s ljuljanjem, zavarivanju s više laserskih zraka i laserskom letjećem zavarivanju do.
Postupak laserskog točkastog zavarivanja
Lasersko točkasto zavarivanje je napredna tehnologija laserskog zavarivanja, koja ima prednosti velike brzine zavarivanja i visoke preciznosti zavarivanja.Osnovno načelo laserskog točkastog zavarivanja je fokusiranje laserske zrake na određenu točku na dijelu koji se zavariva, tako da se metal na točki trenutno rastali, podešavanjem gustoće lasera kako bi se postiglo zavarivanje toplinskom vodljivošću ili učinak zavarivanja dubokim taljenjem , kada laserska zraka prestane djelovati, tekući metal se pretače, skrutne se i formira spoj.
Postoje dva glavna oblika laserskog točkastog zavarivanja: pulsirajuće lasersko točkasto zavarivanje i kontinuirano lasersko točkasto zavarivanje.Vršna energija laserske zrake pulsirajućeg laserskog točkastog zavarivanja je visoka, ali je vrijeme djelovanja kratko, općenito se koristi za zavarivanje legure magnezija, legure aluminija i drugih lakih metala.Prosječna snaga laserske zrake kod kontinuiranog laserskog točkastog zavarivanja je velika, vrijeme djelovanja lasera je dugo, a naširoko se koristi u zavarivanju čelika.
Što se tiče zavarivanja karoserije automobila, u usporedbi s otpornim točkastim zavarivanjem, lasersko točkasto zavarivanje ima prednosti beskontaktnosti, putanja točkastog zavarivanja može se dizajnirati neovisno, itd., što može zadovoljiti zahtjeve visokokvalitetnog zavarivanja pod različitim preklopnim razmacima materijali karoserije automobila.
Laserski postupak zavarivanja
Lasersko okretno zavarivanje je nova tehnologija laserskog zavarivanja predložena posljednjih godina, koja je široko zabrinuta.Princip ove tehnologije je: integracijom grupe galvanometra na glavu za lasersko zavarivanje, laserska zraka je brza, uredna i u malom rasponu, kako bi se postigao učinak laserske zrake koja se kreće naprijed uz miješanje.
Glavne putanje ljuljanja u procesu zavarivanja laserskim ljuljanjem uključuju poprečni ljuljaj, uzdužni ljuljaj, kružni ljuljaj i beskonačni ljuljaj.Laserski postupak zavarivanja ima značajne prednosti u zavarivanju karoserije automobila.Pod djelovanjem zamaha laserske zrake, stanje protoka bazena rastaljevine se značajno mijenja.Stoga, proces ne samo da može eliminirati nestopljeni nedostatak, postići pročišćavanje zrna i potisnuti poroznost u zavarivanju istog materijala karoserije automobila.Osim toga, također može poboljšati probleme kao što su nedovoljno miješanje različitih materijala i loša mehanička svojstva zavarenih spojeva kod zavarivanja heterogenih materijala karoserije automobila.
Postupak zavarivanja s više laserskih zraka
Trenutačno se laser s optičkim vlaknima može podijeliti na više laserskih zraka pomoću razdjelnog modula ugrađenog u glavu za zavarivanje.Zavarivanje s više laserskih zraka jednako je primjeni višestrukih izvora topline u procesu zavarivanja, prilagodbom raspodjele energije zrake, različite zrake mogu postići različite funkcije, kao što su: zraka veće gustoće energije je glavna zraka, odgovorna za duboku probojno zavarivanje;Niža gustoća energije zrake može očistiti i predgrijati površinu materijala, te povećati apsorpciju energije laserske zrake od strane materijala.
Pocinčani čelični materijal visoke čvrstoće naširoko se koristi u karoseriji automobila.Tehnologija zavarivanja s više laserskih zraka može poboljšati ponašanje isparavanja cinkove pare i dinamičko ponašanje taline u procesu zavarivanja pocinčane čelične ploče, poboljšati problem raspršivanja i povećati vlačnu čvrstoću zavara.
Laserski postupak letjećeg zavarivanja
Tehnologija laserskog zavarivanja je nova tehnologija laserskog zavarivanja koja ima visoku učinkovitost zavarivanja i može se samostalno dizajnirati.Osnovno načelo laserskog letjećeg zavarivanja je da kada laserska zraka pada na X i Y zrcala zrcala za skeniranje, kut zrcala se kontrolira neovisnim programiranjem kako bi se postiglo skretanje laserske zrake pod bilo kojim kutom.
Tradicionalno lasersko zavarivanje karoserije automobila uglavnom se oslanja na sinkrono kretanje laserske glave za zavarivanje koju pokreće robot za zavarivanje kako bi se postigao učinak zavarivanja.Međutim, učinkovitost zavarivanja karoserije automobila ozbiljno je ograničena ponavljajućim recipročnim kretanjem robota za zavarivanje zbog velikog broja zavara i velike duljine zavara.Nasuprot tome, lasersko letjeće zavarivanje treba samo prilagoditi kut zrcala kako bi se postiglo zavarivanje unutar određenog raspona.Stoga tehnologija laserskog zavarivanja može značajno poboljšati učinkovitost zavarivanja i ima široke izglede za primjenu.
Sažetak i perspektiva
S razvojem automobilske industrije, buduća tehnologija zavarivanja karoserije nastavit će se razvijati u dva aspekta: proces zavarivanja i inteligentna tehnologija.
Karoserija automobila, posebno karoserija novih energetskih vozila, razvija se u smjeru lagane.Lagane legure, kompozitni materijali i različiti materijali bit će više korišteni u karoseriji automobila, konvencionalnim laserskim postupkom zavarivanja teško je ispuniti zahtjeve za zavarivanje, tako da će visokokvalitetni i učinkoviti procesi zavarivanja postati budući razvojni trend.
Posljednjih godina, novi postupci laserskog zavarivanja, kao što je lasersko zakretno zavarivanje, zavarivanje s više laserskih zraka, lasersko zavarivanje, itd., bili su preliminarno teoretsko istraživanje i istraživanje procesa u smislu kvalitete zavarivanja i učinkovitosti zavarivanja.U budućnosti je potrebno usko kombinirati novi proces laserskog zavarivanja s laganim materijalima i različitim materijalima zavarivanja karoserije automobila, provesti dubinsko istraživanje o dizajnu putanje ljuljanja laserske zrake, mehanizma djelovanja energije više laserske zrake i poboljšanje učinkovitosti zavarivanja u letu, te istražiti zreli proces zavarivanja karoserije automobila.
Tehnologija laserskog zavarivanja karoserije automobila duboko je integrirana s inteligentnom tehnologijom.Percepcija stanja laserskog zavarivanja karoserije automobila u stvarnom vremenu i povratna kontrola parametara procesa igraju odlučujuću ulogu u kvaliteti zavarivanja.Trenutna inteligentna tehnologija laserskog zavarivanja uglavnom se koristi za planiranje putanje prije zavarivanja i praćenje te kontrolu kvalitete nakon zavarivanja.U zemlji i inozemstvu, istraživanje otkrivanja grešaka pri zavarivanju i adaptivne kontrole parametara još uvijek je u početnoj fazi, a tehnologija adaptivne kontrole parametara procesa laserskog zavarivanja nije primijenjena u proizvodnji karoserija automobila.
Stoga, s obzirom na karakteristike primjene tehnologije laserskog zavarivanja u procesu zavarivanja karoserije automobila, trebao bi biti inteligentni senzorski sustav za lasersko zavarivanje s naprednim multi-senzorima kao jezgrom i brzim i visoko preciznim robotskim sustavom upravljanja zavarivanjem razvijen u budućnosti kako bi se osiguralo stvarno vrijeme i točnost svih aspekata tehnologije inteligentnog laserskog zavarivanja.Otvorite poveznicu "Planiranje putanje prije zavarivanja – prilagodljiva kontrola parametara kvalitete zavarivanja online detekcija nakon zavarivanja" kako biste osigurali visokokvalitetnu i učinkovitu obradu.
Vrijeme objave: 16. listopada 2023