Som bærer av andre deler av bilen, bestemmer produksjonsteknologien til bilkarosseriet direkte den generelle produksjonskvaliteten til bilen. I prosessen med karosseriproduksjon er sveising en viktig produksjonsprosess. Sveiseteknologiene som for tiden brukes til karosseri-sveising inkluderer hovedsakelig motstandspunktsveising, MIG-sveising (smeltet inertgass) og MAG-sveising (smeltet aktiv gass) samt lasersveising.
Som en avansert sveiseteknologi med optisk-mekanisk integrasjon har lasersveiseteknologi fordelene med høy energitetthet, rask sveisehastighet, lav sveisespenning og deformasjon, og god fleksibilitet sammenlignet med tradisjonell sveiseteknologi for bilkarosseri.
Bilkarosseristrukturen er kompleks, og karosseridelene er hovedsakelig tynnveggede og buede komponenter. Sveising av bilkarosserier møter sveisevansker som variasjoner i karosserimaterialer, varierende tykkelse på karosserideler, forskjellige sveisebaner og skjøtformer. I tillegg stiller sveising av bilkarosserier høye krav til sveisekvalitet og sveiseeffektivitet.
Basert på passende sveiseprosessparametere kan lasersveising sikre høy utmattingsstyrke og slagfasthet for viktige bildeler ved sveising, og dermed sikre kvaliteten og levetiden til karosserisveising. Lasersveiseteknologi kan tilpasses sveising av bildeler med forskjellige skjøtformer, forskjellige tykkelser og forskjellige materialtyper, og møte behovet for fleksibilitet i karosseriproduksjon. Derfor er lasersveiseteknologi et viktig teknisk middel for å oppnå høy kvalitet i bilindustrien.
Lasersveiseprosess for bilkarosserier
Prinsipp for laserdypfusjonssveiseprosess: Når laserens effekttetthet når et visst nivå, fordamper materialoverflaten og danner dermed et nøkkelhull. Når metalldamptrykket inne i hullet når dynamisk likevekt med det statiske trykket og overflatespenningen til den omkringliggende væsken, kan laseren bestråle gjennom nøkkelhullet til bunnen av hullet, og med laserstrålens bevegelse dannes en kontinuerlig sveis. I laserdypfusjonssveiseprosessen er det ikke nødvendig å tilsette hjelpeflussmiddel eller fyllstoff for å sveise arbeidsstykkets eget materiale til ett.
Sveisesømmen som oppnås ved laserdypfusjonssveising er generelt glatt og rett med liten deformasjon, noe som bidrar til å forbedre produksjonsnøyaktigheten til bilkarosseriet. Strekkfastheten til sveisen er høy, noe som sikrer sveisekvaliteten til bilkarosseriet. Sveisehastigheten er høy, noe som bidrar til å forbedre sveiseproduksjonseffektiviteten.
I sveiseprosessen for bilkarosseri kan bruk av laserdypfusjonssveising redusere antallet deler, former og sveiseverktøy betydelig, og dermed redusere egenvekten til karosseriet og produksjonskostnadene. Laserdypfusjonssveising er imidlertid mindre tolerant overfor monteringsgapet til delene som skal sveises, og monteringsgapet må kontrolleres mellom 0,05 og 2 mm. Hvis monteringsgapet er for stort, vil det oppstå sveisefeil som porøsitet.
Nåværende forskning viser at det ved å optimalisere prosessparametrene for laserdypsmeltesveising i bilkarosserisveising av samme materiale er mulig å oppnå en sveis med god overflateformasjon, færre interne defekter og utmerkede mekaniske egenskaper. De utmerkede mekaniske egenskapene til sveisen kan oppfylle brukskravene til bilkarosserisveisede komponenter. Imidlertid er aluminiumlegering-stål som representant for den heterogene metalllaserdypsmeltesveiseprosessen i bilkarosserisveising ikke moden. Selv om man kan oppnå utmerket sveiseytelse ved å legge til et overgangslag, er det ikke klart hvordan de forskjellige overgangslagsmaterialene påvirker IMC-laget og hvordan det påvirker mikrostrukturen i sveisemekanismen. Dette krever ytterligere grundige studier.
Lasertrådfyllingssveiseprosess for bilkarosseri
Lasersveiseprosessen er basert på følgende prinsipp: En sveiset skjøt dannes ved å forhåndsfylle sveisen med en spesifikk tråd eller ved å mate tråden samtidig under lasersveiseprosessen. Dette tilsvarer å mate en tilnærmet homogen mengde trådmateriale inn i sveisebadet under laserdypsmeltesveising. Diagrammet nedenfor viser lasersveiseprosessen.
Sammenlignet med laserdypsmeltesveising har laserfyllsveising to fordeler ved karossersveising: for det første kan den forbedre toleransen for monteringsgapet mellom karosserideler som skal sveises betydelig og løse problemet med høye krav til skråsveising ved laserdypsmeltesveising. For det andre kan den forbedre vevsfordelingen i sveiseområdet ved å bruke tråder med ulikt sammensetningsinnhold, og deretter regulere sveiseytelsen.
I produksjonsprosessen for bilkarosseri brukes laserfyllsveising hovedsakelig til å sveise aluminiumslegeringer og ståldeler. Spesielt i sveiseprosessen for aluminiumslegeringer i bilkarosseri er overflatespenningen til smeltebadet liten, noe som lett kan føre til at smeltebadet kollapser, mens laserfyllsveising bedre kan løse problemet med at smeltebadet kollapser på grunn av smelting av tråden i lasersveiseprosessen.
Laserlodding av bilkarosseri
Laserloddingsprosessen er basert på følgende prinsipp: Ved å bruke en laser som varmekilde fokuseres og bestråles laserstrålen på overflaten av tråden. Tråden smelter, den smeltede tråden drypper ned og fyller arbeidsstykket som skal sveises, og metallurgiske effekter som smelting og diffusjon oppstår mellom loddematerialet og arbeidsstykket, og dermed sammenføyes arbeidsstykket. I motsetning til laserfyllingssveiseprosessen smelter laserloddingsprosessen bare tråden og ikke arbeidsstykket som skal sveises. Laserlodding har god sveisestabilitet, men strekkfastheten til den resulterende sveisen er lav. Figur 3 viser anvendelsen av laserloddingsprosessen i sveising av bagasjeromsdeksel i biler.
I prosessen med karossersveising brukes laserlodding hovedsakelig til å sveise karosserideler som ikke krever høy skjøtstyrke, for eksempel sveising mellom toppdekselet og sidelistene, sveising mellom øvre og nedre del av bagasjeromsdekselet, osv. Toppdekselet på VW, Audi og andre mellomstore og eksklusive modeller bruker alle laserlodding.
De viktigste defektene i laserloddede skjøter på bilkarosserier inkluderer kantgnaging, porøsitet, sveisedeformasjon, etc., og defektene kan undertrykkes betydelig ved å regulere prosessparametrene og bruke en multifokus laserloddeprosess.
Laserbue-sveiseprosess for komposittkarosseri
Prinsippet for laserbuesveising med kompositt er som følger: to varmekilder, laser og bue, brukes til å virke samtidig på overflaten av arbeidsstykket som skal sveises, og arbeidsstykket smeltes og størkner for å danne en sveisesøm. Diagrammet nedenfor viser laserbuesveisingprosessen.
Lasersveising med komposittbue kombinerer fordelene med lasersveising og buesveising: for det første kan sveisehastigheten økes under påvirkning av to varmekilder, varmetilførselen blir mindre, sveisedeformasjonen blir liten, noe som opprettholder egenskapene til lasersveising; for det andre bedre brodannelsesevne, større toleranse for monteringsgapet; for det tredje blir størkningshastigheten til smeltebadet lavere, noe som bidrar til å eliminere porer, sprekker og andre sveisefeil, forbedre organiseringen og ytelsen til den varmepåvirkede sonen. For det fjerde, på grunn av buen, er den i stand til å sveise materialer med høy refleksjonsevne og høy varmeledningsevne, med et bredere spekter av påførte materialer.
I produksjonsprosessen for bilkarosseri sveises hovedsakelig aluminiumslegering og aluminiumslegering og stål av forskjellige metaller. Monteringsgapet for større deler av sveisepunktet, som for eksempel bildørdelen, er fordi monteringsgapet bidrar til laser-buekomposittsveisingens brobyggingsytelse. I tillegg brukes laser-MIG-buekomposittsveiseteknologi også på sidebjelken på Audi-karosseriet.
I sveiseprosessen for bilkarosseri har laserbue-komposittsveising fordelen med stor gaptoleranse sammenlignet med enkeltlasersveising. Laserbue-komposittsveising krever imidlertid omfattende vurdering av laserens og buens relative posisjon, lasersveiseparametere, bueparametere og andre faktorer. Varme- og masseoverføringsatferden til laserbuesveiseprosessen er kompleks, spesielt energireguleringen ved sveising av heterogent materiale, og mekanismen for regulering av IMC-tykkelse og vev er fortsatt uklar og krever ytterligere styrking av forskningen.
Andre lasersveiseprosesser for bilkarosseri
Lasersveising med dyp smelte, laserfyllsveising, laserlodding og laserbuekomposittsveising og andre sveiseprosesser har en mer moden teori og et bredt spekter av praktiske anvendelser. Etter hvert som bilindustriens krav til effektivitet i karossersveising øker og etterspørselen etter sveising av ulike materialer i lettvektsproduksjon øker, har laserpunktsveising, laseroscillasjonssveising, flerlaserstrålesveising og laserflygesveising fått oppmerksomhet.
Laserpunktsveiseprosess
Lasersveising er en avansert lasersveiseteknologi med enestående fordeler med høy sveisehastighet og høy sveisnøyaktighet. Grunnprinsippet for lasersveising er å fokusere laserstrålen på et punkt på delen som skal sveises, slik at metallet på det punktet smelter umiddelbart, og ved å justere lasertettheten for å oppnå termisk ledningssveising eller dyp smeltesveising, når laserstrålen slutter å virke, reflukser det flytende metallet, størkner og danner en skjøt.
Det finnes to hovedformer for laserpunktsveising: pulset laserpunktsveising og kontinuerlig laserpunktsveising. Laserstrålen i pulset laserpunktsveising har en høy toppenergi, men virkningstiden er kort, og brukes vanligvis til sveising av lette metaller som magnesiumlegeringer og aluminiumslegeringer. I kontinuerlig laserpunktsveising har laserstrålen en høy gjennomsnittlig effekt og en lang laservirkningstid, og brukes mest til sveising av stål.
Sammenlignet med motstandspunktsveising har laserpunktsveising fordelene med berøringsfri og selvdesignet punktsveisebane i bilkarosseri-sveising, noe som kan møte behovet for sveising av høy kvalitet under forskjellige overlappingsgap i bilkarosseri-materialer.
Laseroscillasjonssveiseprosess
Laseroscillasjonssveising er en ny lasersveiseteknologi som har blitt foreslått de siste årene og har fått bred oppmerksomhet. Prinsippet bak denne teknologien er å oppnå en rask, ordnet og liten oscillasjon av laserstrålen ved å integrere et oscillerende speil i lasersveisehodet, og dermed oppnå effekten av å røre strålen mens den beveger seg fremover under lasersveising.
De viktigste oscillasjonsbanene i laseroscillasjonssveiseprosessen inkluderer: tverrgående oscillasjon, longitudinell oscillasjon, sirkulær oscillasjon og uendelig oscillasjon. Laseroscillasjonssveiseprosessen har betydelige fordeler ved karosseri-sveising, ettersom smeltebadets flytetilstand endres betydelig av laserstrålens oscillasjon, slik at prosessen kan eliminere usmeltede defekter, oppnå kornforfining og undertrykke porøsitet i sveising av samme karosserimateriale, og forbedre problemene med utilstrekkelig blanding av forskjellige materialer og dårlige mekaniske egenskaper til sveisesømmen ved sveising av forskjellige karosserimaterialer.
Multilaserstrålesveiseprosess
For tiden kan fiberlasere brukes til å dele en enkelt laserstråle inn i flere laserstråler ved hjelp av en stråledelingsmodul installert i sveisehodet. Flerlaserstrålesveising tilsvarer å bruke flere varmekilder i sveiseprosessen. Ved å justere strålens energifordeling kan forskjellige stråler oppnå forskjellige funksjoner, for eksempel: strålen med høyere energitetthet er hovedstrålen, som er ansvarlig for dypsmeltesveising; delstrålen med lavere energitetthet kan rense og forvarme materialoverflaten og øke absorpsjonen av laserstråleenergi av materialet.
Multilasersveiseprosessen kan forbedre fordampningsatferden til sinkdamp og den dynamiske oppførselen til smeltebassenget under sveising av galvaniserte stålplater, forbedre sprutproblemet og forbedre strekkfastheten til sveisesømmen.
Lasersveiseprosess
Lasersveiseteknologi er en ny lasersveiseteknologi med høy sveiseeffektivitet og autonom utforming av sveisebanen. Grunnprinsippet for lasersveiseteknologi er at når laserstrålen treffer X- og Y-speilene i skannespeilet, kontrolleres speilvinkelen gjennom autonom programmering for å oppnå avbøyning av laserstrålen i enhver vinkel.
Tradisjonelt sett er lasersveising av bilkarosseri hovedsakelig avhengig av at sveiseroboten driver lasersveisehodet for synkron bevegelse for å oppnå sveiseeffekten. Imidlertid begrenser den repeterende frem- og tilbakegående bevegelsen til sveiseroboten effektiviteten til bilkarossersveising betydelig på grunn av det store antallet sveiser og den lange lengden på sveisene. I motsetning til dette kan laserflygesveising oppnås innenfor et visst område ved ganske enkelt å justere reflektorvinkelen. Derfor kan laserflygesveiseteknologi forbedre sveiseeffektiviteten betydelig og har et bredt anvendelsesperspektiv.
Sammendrag
Med utviklingen av bilindustrien vil fremtiden for karossersveiseteknologi fortsette å utvikle seg, både innen sveiseprosessen og intelligent teknologi.
Bilkarosseri, spesielt det nye energibilkarosseriet, utvikler seg i retning av lettvekt. Lettvektslegeringer, komposittmaterialer og heterogene materialer vil bli mer utbredt i bilkarosseri, og konvensjonelle lasersveiseprosesser har vanskelig for å oppfylle sveisekravene, så høy kvalitet og effektiv sveiseprosess vil bli den fremtidige utviklingstrenden.
I de senere årene har den nye lasersveiseprosessen, som lasersvingsveising, multilaserstrålesveising, laserflygingssveising, etc., vært i den første teoretiske forskningen og prosessutforskningen innen sveisekvalitet og sveiseeffektivitet. Fremtiden må være den nye lasersveiseprosessen og lette karosserimaterialer, sveising av heterogene materialer og andre scenarier tett kombinert, design av laserstrålesvingbane, multilaserstråleenergimekanisme og forbedring av flysveiseeffektivitet og andre aspekter av grundig forskning for å utforske en moden lett karosseri-sveiseprosess.
Lasersveiseteknologi for bilkarosseri blir dypt integrert med intelligent teknologi. Sanntidsregistrering av lasersveisestatus for bilkarosseri og tilbakemeldingskontroll av prosessparametere spiller en avgjørende rolle i sveisekvaliteten. Dagens intelligente lasersveiseteknologi brukes hovedsakelig til planlegging og sporing av bane før sveising, samt kvalitetsinspeksjon etter sveising. Innenlandsk og utenlandsk forskning på deteksjon av sveisefeil og adaptiv regulering av parametere er fortsatt i sin spede begynnelse, og adaptiv kontrollteknologi for lasersveiseprosessparametere har ikke blitt brukt i bilkarosseriproduksjon.
Derfor, for anvendelse av lasersveiseteknologi i karosseri-sveiseprosessen, bør fremtiden utvikles med avansert multi-sensor kjerne lasersveising intelligent sensorsystem og høyhastighets høy presisjon sveiserobot kontrollsystem for å sikre at lasersveising intelligent teknologi i sanntid og nøyaktighet i hver kobling, gjennom koblingen "pre-sveising baneplanlegging - sveiseparametere adaptiv kontroll etter sveising kvalitet online inspeksjon" for å sikre høy kvalitet og effektiv prosessering.
Maven laserautomatiseringsselskap har fokusert på laserindustrien i 14 år. Vi spesialiserer oss på lasersveising. Vi har robotarmlasersveisemaskiner, bordautomatiske lasersveisemaskiner, håndholdte lasersveisemaskiner. I tillegg har vi også lasersveisemaskiner, laserskjæremaskiner og lasermarkeringsmaskiner. Vi har mange løsninger for lasersveising. Hvis du er interessert, kan du alltid kontakte oss.
Publisert: 09. des. 2022
