Introduktion
Da køretøjets karrosseri er bærer af andre dele af køretøjet, bestemmer dets fremstillingsteknologi direkte køretøjets overordnede produktionskvalitet.Svejsning er en vigtig produktionsproces i processen med bilkarosserifremstilling.På nuværende tidspunkt omfatter de svejseteknologier, der bruges til svejsning af biler, hovedsageligt modstandspunktsvejsning, MIG-svejsning, MAG-svejsning og lasersvejsning.
Lasersvejseteknologi som en avanceret optoelektromekanisk integrationssvejseteknologi, sammenlignet med den traditionelle bilkarosseriteknologi, har fordelene ved høj energitæthed, hurtig svejsehastighed, lille svejsespænding og deformation og god fleksibilitet.
Strukturen af bilkarosseri er kompleks, og dens komponenter er hovedsageligt tyndvæggede og buede.Svejsning af biler står over for nogle vanskeligheder, såsom ændringer i kropsmateriale, forskellige tykkelser af kropsdele, diversificeret svejsebane og samlingsformer.Derudover stiller bilkarosseri svejsning høje krav til svejsekvalitet og svejseeffektivitet.
Baseret på de passende svejseprocesparametre kan lasersvejsning sikre den høje udmattelsesstyrke og slagsejhed af nøglekomponenterne i karosseriet for at sikre svejsekvaliteten og levetiden for karosseriet.Lasersvejsningsteknologi kan tilpasse sig forskellige samlingsformer, forskellige tykkelser og forskellige materialetyper af svejsning af autokarosseridele for at imødekomme de fleksible behov for bilkarosserifremstilling.Derfor er lasersvejseteknologi et vigtigt teknisk middel til at opnå højkvalitetsudvikling af bilindustrien.
Lasersvejsningsteknologi af bilkarosseri
Laser dyb penetration svejseteknologi af bilkarosseri
Princippet for laser dyb penetration svejseproces (figur 1) er som følger: når lasereffekttætheden når et vist niveau, fordamper overfladen af materialet og danner et nøglehul.Når metaldamptrykket i hullet når en dynamisk balance med det statiske tryk og overfladespænding af den omgivende væske, kan laseren bestråles til bunden af hullet gennem nøglehullet, og med laserstrålens bevægelse, en kontinuerlig svejsning dannes.Under lasersvejseprocessen med dyb penetration er der ingen grund til at tilføje ekstra flux eller spartelmasse, og emnets egne materialer kan svejses sammen.
FIG.1 Skematisk diagram af laser dyb penetration svejseproces
Svejsningen opnået ved laser dyb penetrationssvejsning er generelt glat og lige, og deformationen er lille, hvilket er befordrende for at forbedre fremstillingsnøjagtigheden af bilkarosseri.Den høje trækstyrke af svejsningen sikrer svejsekvaliteten af automobilet.Svejsehastigheden er høj, hvilket er befordrende for at forbedre svejseproduktionseffektiviteten.
I processen med svejsning af bilkarosseri kan brugen af laser dyb penetration svejseproces i høj grad reducere antallet af dele, forme og svejseværktøjer og derved reducere kropsvægten og produktionsomkostningerne.Imidlertid har lasersvejseprocessen med dyb penetration en dårlig tolerance for samlingsspalten af de svejste dele, og samlingsspalten skal kontrolleres mellem 0,05 og 2 mm.Hvis monteringsspalten er for stor, vil der opstå svejsefejl såsom porer.
Den nuværende forskning viser, at svejsningen med god overfladeformning, færre indre defekter og fremragende mekaniske egenskaber kan opnås ved at optimere procesparametrene for laser dyb penetration svejsning i svejsning af det samme materiale af bilkarosseri.Svejsningens fremragende mekaniske egenskaber kan imødekomme behovene hos svejsekomponenterne i automobilet.Ved svejsning af bilkarosserier er den ulige metallaser-dyb penetrationssvejseteknologi repræsenteret ved aluminiumlegering og stål ikke moden.Selvom svejsesømme med fremragende ydeevne kan opnås ved at tilføje overgangslag, er indflydelsesmekanismen for forskellige overgangslagsmaterialer på IMC-laget og deres virkningsmekanisme på svejsemikrostruktur ikke klar, og yderligere forskning er nødvendig.
Laser-trådfyldningssvejseproces for bilkarosseri
Princippet for lasersvejsetrådssvejseprocessen er som følger: en svejset samling dannes ved at forfylde en specifik svejsetråd i svejsningen eller tilføre svejsetråden samtidigt under lasersvejseprocessen.Dette svarer til indføring af tilnærmelsesvis homogent svejsetrådsmateriale i svejsebassinet under laser dyb penetrationssvejsning.Det skematiske diagram over laserfyldtrådssvejseprocessen er vist i figur 2.
FIG.2 Skematisk diagram af lasertrådfyldningssvejseproces
Sammenlignet med lasersvejsning med dyb penetration har lasertrådfyldningssvejsning to fordele ved autokarosseri-svejsning: For det første kan det i høj grad forbedre tolerancen af samlingsspalten mellem de autokarosseridele, der skal svejses, og løse problemet med laserens dyb penetrationssvejsning. kræver for meget rillefrigang;For det andet kan vævsfordelingen af svejseområdet forbedres ved at bruge svejsetråde med forskelligt sammensætningsindhold, og derefter kan svejseydelsen reguleres.
I processen med fremstilling af bilkarosseri bruges lasertrådfyldningssvejseprocessen hovedsageligt til svejsning af aluminiumslegeringer og ståldele af kroppen.Især i svejseprocessen af aluminiumslegeringsdele af bilkarosseri er overfladespændingen af smeltet pool lille, hvilket er let at føre til sammenbrud af smeltet pool, og lasertrådfyldningssvejseprocessen kan bedre løse problemet med sammenbrud af smeltet pool ved at smelte svejsetråden.
Laserloddeteknologi af bilkarosseri
Princippet for laserlodningsprocessen er som følger: laseren bruges som varmekilde, laserstrålen belyses til overfladen af svejsetråden efter at være blevet fokuseret, svejsetråden smeltes, den smeltede tråd falder og fyldes mellem dele, der skal svejses, og der opstår metallurgiske effekter som smeltning og diffusion mellem tilsatsmetallet og emnet, så emnet forbindes.I modsætning til lasertrådfyldningssvejseprocessen smelter laserlodningsprocessen kun tråden og smelter ikke det emne, der skal svejses.Laserlodning har god svejsestabilitet, men svejsningens trækstyrke er lav.FIG.3 viser anvendelsen af laserloddeprocessen ved svejsning af autobagklap.
FIG.3 Anvendelse af laserlodning i biler: (a) lasersvejsning af baghjelm;(b) Skematisk diagram af laserlodning
I processen med svejsning af bilkarosseri er laserloddeprocessen hovedsageligt svejsning af kropsdele med lave krav til samlingsstyrke, såsom svejsningen mellem topdækslet og sidevæggen af kroppen, svejsningen mellem de øvre og nedre dele af stammen dæksel osv., Volkswagen, Audi og andre avancerede modeller af topdækslet bruger laserlodning.
De vigtigste defekter ved laserlodning af svejsesømme på bilkarosseri omfatter kantbidning, porøsitet, svejsedeformation osv. Defekterne kan naturligvis undertrykkes ved at justere procesparametre og bruge multi-fokus laserloddeprocessen.
Laserbue komposit svejseteknologi af bilkarosseri
Princippet for laserbuekompositsvejseproces er som følger: ved at bruge to varmekilder af laser og lysbue til at virke på overfladen af det emne, der skal svejses på samme tid, smeltes emnet og størkner til en svejsning.Figur 4 viser det skematiske diagram af laserbuekompositsvejseprocessen.
FIG.4 Skematisk diagram af laserbuekompositsvejseproces
Laser-buesvejsning har fordelene ved både lasersvejsning og lysbuesvejsning: For det første, under påvirkning af dobbelte varmekilder, forbedres svejsehastigheden, varmetilførslen er lille, svejsedeformationen er lille og egenskaberne ved lasersvejsning vedligeholdes;For det andet har den bedre brodannelsesevne og større tolerance for monteringsgab;For det tredje er størkningshastigheden af den smeltede pool langsom, hvilket er befordrende for at eliminere svejsedefekter såsom porer og revner og forbedre strukturen og ydeevnen af den varmepåvirkede zone.For det fjerde kan den på grund af lysbuens effekt svejse materialer med høj reflektivitet og høj termisk ledningsevne, og rækken af anvendelsesmaterialer er bredere.
I processen med fremstilling af bilkarosseri er laserbuekompositsvejseprocessen hovedsageligt at svejse aluminiumlegeringskomponenter af karosseriet og aluminium-stål uens metaller, og svejsning udføres for dele med store monteringshuller, såsom svejsning af dele af bildøren, fordi monteringsgabet er befordrende for spillet af broens ydeevne ved laserbuekompositsvejsning.Derudover anvendes laser-MIG lysbue-kompositsvejseteknologi også på den øverste sidestråleposition på Audi-karrosseriet.
I processen med svejsning af bilkarosseri har laserbue-kompositsvejsning fordelen af større mellemrumstolerance end enkeltlasersvejsning, men den relative position af laser og lysbue, lasersvejseparametre, bueparametre og andre faktorer bør overvejes grundigt.Varme- og masseoverførselsadfærden ved laserbuesvejsning er kompleks, især mekanismen for energiregulering og IMC-tykkelse og strukturregulering ved svejsning af forskelligt materiale er stadig uklar, og yderligere forskning er nødvendig.
Andre lasersvejsningsprocesser til bilkarosseri
Lasersvejsning med dyb penetration, lasertrådfyldningssvejsning, laserlodning og laserbuekompositsvejsning og andre svejseprocesser har været mere moden teori og omfattende praktiske anvendelser.Med forbedringen af bilindustriens krav til effektiviteten af kropssvejsning og stigningen i efterspørgslen efter uens materialer er svejsning i letvægts bilfremstilling, laserpunktsvejsning, lasersvingsvejsning, multilaserstrålesvejsning og laserflysvejsning blevet opmærksom på til.
Laserpunktsvejseproces
Laserpunktsvejsning er en avanceret lasersvejseteknologi, som har fordelene ved hurtig svejsehastighed og høj svejsepræcision.Det grundlæggende princip for laserpunktsvejsning er at fokusere laserstrålen til et bestemt punkt på den del, der skal svejses, så metallet på punktet øjeblikkeligt smeltes ved at justere laserdensiteten for at opnå termisk ledningssvejsning eller dyb fusionssvejsning. Når laserstrålen holder op med at virke, flyder det flydende metal tilbage, størknet til en samling.
Der er to hovedformer for laserpunktsvejsning: pulseret laserpunktsvejsning og kontinuerlig laserpunktsvejsning.Pulserende laserpunktsvejsning laserstrålespidsenergi er høj, men aktionstiden er kort, almindeligvis brugt til magnesiumlegering, aluminiumslegering og andre letmetallersvejsning.Den gennemsnitlige effekt af laserstråle ved kontinuerlig laserpunktsvejsning er høj, laserhandlingstiden er lang, og den er meget udbredt til stålsvejsning.
Med hensyn til bilkarosseri, sammenlignet med modstandspunktsvejsning, har laserpunktsvejsning fordelene ved ikke-kontakt, punktsvejsebane kan designes uafhængigt osv., som kan opfylde kravene til højkvalitetssvejsning under forskellige skødspalter. karosserimaterialer til biler.
Laser swing svejseproces
Lasersvingsvejsning er en ny lasersvejseteknologi, der er foreslået i de senere år, og som har været meget bekymret.Princippet i denne teknologi er: ved at integrere en galvanometergruppe på lasersvejsehovedet er laserstrålen hurtigt, velordnet og i et lille område, for at opnå effekten af, at laserstrålen bevæger sig fremad under omrøring.
De vigtigste svingbaner i lasersvingsvejseprocessen omfatter tværsving, langssving, cirkulært sving og uendeligt sving.Lasersvingsvejsningsprocessen har betydelige fordele ved svejsning af bilkarosseri.Under påvirkning af laserstrålesvinget ændres strømningstilstanden for den smeltede pool betydeligt.Derfor kan processen ikke kun eliminere den usammensmeltede defekt, opnå kornforfining og undertrykke porøsiteten i svejsningen af det samme bilkarosserimateriale.Derudover kan det også forbedre problemerne såsom utilstrækkelig blanding af forskellige materialer og dårlige mekaniske egenskaber ved svejsninger ved svejsning af heterogene materialer i bilkarosseri.
Multi-laserstråle svejseproces
På nuværende tidspunkt kan den optiske fiberlaser opdeles i flere laserstråler ved hjælp af et splittermodul installeret i svejsehovedet.Multi-laserstrålesvejsning svarer til at anvende flere varmekilder i svejseprocessen, ved at justere energifordelingen af strålen kan forskellige stråler opnå forskellige funktioner, såsom: strålen med højere energitæthed er hovedstrålen, ansvarlig for dyb penetration svejsning;Strålens lavere energitæthed kan rense og forvarme materialets overflade og øge absorptionen af laserstråleenergi af materialet.
Galvaniseret højstyrkestålmateriale er meget udbredt i bilkarosseri.Multi-laser stråle svejseteknologi kan forbedre fordampningsadfærden af zinkdamp og den dynamiske adfærd af smeltet pool i svejseprocessen af galvaniseret stålplade, forbedre sputterproblemet og forbedre svejsningens trækstyrke.
Laserflyvningssvejseproces
Laserflysvejseteknologien er en ny lasersvejseteknologi, som har høj svejseeffektivitet og kan designes selvstændigt.Det grundlæggende princip for laserflyvningssvejsning er, at når laserstrålen falder ind på scanningsspejlets X- og Y-spejle, styres spejlets vinkel ved uafhængig programmering for at opnå afbøjningen af laserstrålen i enhver vinkel.
Den traditionelle lasersvejsning af bilkarosseri er hovedsageligt afhængig af den synkrone bevægelse af lasersvejsehoved drevet af svejserobot for at opnå svejseeffekt.Imidlertid er svejseeffektiviteten af bilkarosseri stærkt begrænset af den gentagne frem- og tilbagegående bevægelse af svejserobotten på grund af det store antal svejsninger og lange længder af svejsninger.I modsætning hertil behøver laserflysvejsning kun at justere spejlets vinkel for at opnå svejsning inden for et bestemt område.Derfor kan laserflyvningssvejseteknologi forbedre svejseeffektiviteten betydeligt og har brede anvendelsesmuligheder.
Resumé og udsigt
Med udviklingen af bilindustrien vil fremtidens kropssvejseteknologi fortsætte med at udvikle sig i to aspekter: svejseproces og intelligent teknologi.
Bilkarosseri, især nyt energikøretøjskarosseri, udvikler sig i retning af letvægt.Letvægtslegeringer, kompositmaterialer og uens materialer vil blive mere udbredt i bilkarosseri, konventionel lasersvejseproces er vanskelig at opfylde sine svejsekrav, så højkvalitets og effektiv svejseproces bliver den fremtidige udviklingstrend.
I de senere år har nye lasersvejseprocesser, såsom lasersvingsvejsning, multilaserstrålesvejsning, laserflysvejsning osv., været foreløbig teoretisk forskning og procesudforskning med hensyn til svejsekvalitet og svejseeffektivitet.I fremtiden er det nødvendigt tæt at kombinere den nye lasersvejseproces med letvægtsmaterialer og forskellige materialers svejsescener i bilkarosseri, udføre dybdegående forskning i designet af laserstrålesvingningsbane, handlingsmekanismen for multi-laserstråleenergi og forbedring af flyve-svejseeffektiviteten, og udforsk en moden letvægts-svejseproces til bilkarosseri.
Lasersvejseteknologien i bilkarosseri er dybt integreret med intelligent teknologi.Realtidsopfattelsen af lasersvejsningstilstanden for bilkarosseri og feedbackkontrol af procesparametre spiller en afgørende rolle for svejsekvaliteten.Den nuværende intelligente lasersvejseteknologi bruges for det meste til planlægning af bane før svejsning og sporing og kvalitetsinspektion efter svejsning.Herhjemme og i udlandet er forskningen i svejsedefektdetektion og parameteradaptiv kontrol stadig i den indledende fase, og lasersvejseprocesparameteren adaptiv kontrolteknologi er ikke blevet anvendt i bilkarosserifremstillingen.
I lyset af anvendelsesegenskaberne ved lasersvejseteknologi i processen med svejsning af bilkarosseri bør der derfor være et intelligent sensorsystem til lasersvejsning med avancerede multisensorer som kernen og et højhastigheds- og højpræcisionssvejserobotkontrolsystem. udviklet i fremtiden for at sikre realtid og nøjagtighed af alle aspekter af intelligent lasersvejseteknologi.Åbn linket til "Planlægning af bane før svejsning - parametertilpasningskontrol af svejsekvalitet online detektion efter svejsning" for at sikre høj kvalitet og effektiv behandling.
Indlægstid: 16. oktober 2023