Som bærer af andre dele af bilen bestemmer fremstillingsteknologien af bilkarosseriet direkte bilens samlede fremstillingskvalitet. I forbindelse med fremstilling af bilkarosserier er svejsning en vigtig produktionsproces. De svejseteknologier, der i øjeblikket anvendes til bilkarosseriesvejsning, omfatter primært modstandspunktsvejsning, MIG-svejsning (smeltet inert gas) og MAG-svejsning (smeltet aktiv gas) samt lasersvejsning.
Som en avanceret svejseteknologi med optisk-mekanisk integration har lasersvejseteknologi fordelene ved høj energitæthed, hurtig svejsehastighed, lav svejsespænding og deformation samt god fleksibilitet sammenlignet med traditionel svejseteknologi til bilkarosseri.
Bilens karosseristruktur er kompleks, og karosseridelene er hovedsageligt tyndvæggede og buede komponenter. Svejsning af bilkarosserier støder på svejsevanskeligheder såsom variationer i karosserimaterialer, varierende tykkelse af karosseridele, forskellige svejsebaner og samlingsformer. Derudover stiller svejsning af bilkarosserier høje krav til svejsekvalitet og svejseeffektivitet.
Baseret på passende svejseprocesparametre kan lasersvejsning sikre høj udmattelsesstyrke og slagfasthed af vigtige autodele under svejsning, hvilket sikrer kvaliteten og levetiden for karosseri-svejsning. Lasersvejsningsteknologi kan tilpasses svejsning af autodele med forskellige samlingsformer, forskellige tykkelser og forskellige materialetyper og imødekomme behovet for fleksibilitet i fremstilling af autokarosserier. Derfor er lasersvejsningsteknologi et vigtigt teknisk middel til at opnå udvikling af høj kvalitet i bilindustrien.
Lasersvejseproces til bilkarosserier
Princip for laserdybfusionssvejsning: Når laserens effekttæthed når et vist niveau, fordamper materialeoverfladen og danner et nøglehul. Når metaldamptrykket inde i hullet når dynamisk ligevægt med det statiske tryk og overfladespændingen af den omgivende væske, kan laseren bestråle gennem nøglehullet til bunden af hullet, og med laserstrålens bevægelse dannes en kontinuerlig svejsning. I laserdybfusionssvejsningsprocessen er der ikke behov for at tilsætte hjælpeflussmiddel eller fyldstof for at svejse emnets eget materiale sammen.
Svejsesømmen opnået ved laserdybsmeltesvejsning er generelt glat og lige med lille deformation, hvilket bidrager til at forbedre fremstillingsnøjagtigheden af bilkarosseriet. Svejsningens trækstyrke er høj, hvilket sikrer svejsekvaliteten af bilkarosseriet. Svejsehastigheden er høj, hvilket bidrager til at forbedre svejseproduktionens effektivitet.
I forbindelse med svejsning af bilkarosserier kan brugen af laserdybsmeltesvejsning reducere antallet af dele, forme og svejseværktøj betydeligt, hvilket reducerer karosseriets egenvægt og produktionsomkostningerne. Laserdybsmeltesvejsning er dog mindre tolerant over for samlingsgabet på de dele, der skal svejses, og samlingsgabet skal kontrolleres mellem 0,05 og 2 mm. Hvis samlingsgabet er for stort, vil der opstå svejsefejl såsom porøsitet.
Nuværende forskning viser, at det ved at optimere procesparametrene for laserdybsmeltesvejsning i forbindelse med karosserivejsning af samme materiale er muligt at opnå en svejsning med god overfladeformning, færre interne defekter og fremragende mekaniske egenskaber. Svejsningens fremragende mekaniske egenskaber kan opfylde kravene til karosseri-svejsede komponenter. Imidlertid er aluminiumlegering-stål, som repræsentant for den heterogene metallaserdybsmeltesvejsning, ikke modent i forbindelse med karosserivejsning. Selvom tilføjelse af et overgangslag kan opnå fremragende svejseydelse, er de forskellige overgangslagsmaterialers påvirkningsmekanisme på IMC-laget og dens effekt på svejsemekanismens mikrostruktur ikke klarlagt og kræver yderligere dybdegående undersøgelse.
Lasertrådfyldningssvejseproces for autokarosseri
Lasersvejseprocessen er baseret på følgende princip: En svejset samling dannes ved at forfylde svejsningen med en specifik tråd eller ved at fremføre tråden samtidigt under lasersvejseprocessen. Dette svarer til at fremføre en omtrent homogen mængde trådmateriale i smeltebadet under laserdybsmeltesvejsning. Diagrammet nedenfor viser lasersvejseprocessen.
Sammenlignet med laserdybsmeltesvejsning har laserfyldsvejsning to fordele ved karosserivejsning: for det første kan den forbedre tolerancen for samlingsspalten mellem de karosseridele, der skal svejses, betydeligt og løse problemet med kravet om et højt skråspalte ved laserdybsmeltesvejsning; for det andet kan den forbedre vævsfordelingen i svejseområdet ved at bruge tråde med forskelligt sammensætningsindhold og derefter regulere svejseydelsen.
I forbindelse med fremstilling af bilkarosserier anvendes laserfyldsvejsning primært til at svejse aluminiumslegeringer og ståldele. Især i svejseprocessen af aluminiumslegeringer i bilkarosserier er overfladespændingen i smeltebadet lille, hvilket let kan føre til kollaps af smeltebadet, mens laserfyldsvejsning bedre kan løse problemet med kollaps af smeltebadet på grund af smeltning af tråden i lasersvejseprocessen.
Laserlodningsproces til bilkarosseri
Laserlodningsprocessen er baseret på følgende princip: Ved at bruge en laser som varmekilde fokuseres og bestråles laserstrålen på trådens overflade. Tråden smelter, den smeltede tråd drypper ned og fylder emnet, der skal svejses, og metallurgiske effekter som smeltning og diffusion opstår mellem loddematerialet og emnet, hvorved emnet forbindes. I modsætning til laserfyldningssvejseprocessen smelter laserlodningsprocessen kun tråden og ikke emnet, der skal svejses. Laserlodning har god svejsestabilitet, men trækstyrken af den resulterende svejsning er lav. Figur 3 viser anvendelsen af laserlodningsprocessen i svejsning af bagagerumsdæksler i biler.
I forbindelse med karossersvejsning bruges laserlodning primært til at svejse karosseridele, der ikke kræver høj samlingsstyrke, såsom svejsning mellem topdækslet og sidekanterne, svejsning mellem den øvre og nedre del af bagagerumsdækslet osv. Topdækslet på VW, Audi og andre mellemstore og eksklusive modeller bruger alle laserlodning.
De væsentligste defekter i laserloddede samlinger i bilkarosserier omfatter kantgnavning, porøsitet, svejsedeformation osv., og defekterne kan undertrykkes betydeligt ved at regulere procesparametrene og bruge en multifokus laserlodningsproces.
Laserbuesvejsning af kompositmaterialer til bilkarosseri
Princippet for laserbuesvejsning med kompositmaterialer er som følger: To varmekilder, laser og bue, virker samtidigt på overfladen af det emne, der skal svejses, og emnet smeltes og størkner for at danne en svejsesøm. Diagrammet nedenfor viser laserbuesvejsningsprocessen.
Lasersvejsning med kompositbue kombinerer fordelene ved lasersvejsning og buesvejsning: For det første kan svejsehastigheden øges under påvirkning af to varmekilder, varmetilførslen bliver mindre, svejsedeformationen bliver lille, hvilket opretholder lasersvejsningens egenskaber; for det andet bedre brodannelsesevne, større samlingsgabetolerance; for det tredje bliver smeltebadets størkningshastighed langsommere, hvilket bidrager til eliminering af porer, revner og andre svejsefejl, forbedrer organiseringen og ydeevnen af den varmepåvirkede zone. For det fjerde er det takket være buen i stand til at svejse materialer med høj reflektionsevne og høj varmeledningsevne med et bredere udvalg af anvendte materialer.
I fremstillingsprocessen for bilkarosseri svejses laser-buekomposit-svejsning primært mellem karosserikomponenter af aluminiumlegering og forskellige metaller af aluminiumlegering og stål. Der svejses mellemrum mellem større dele, såsom bildøren, i samlingsspalten. Dette skyldes, at samlingsspalten er befordrende for laser-buekomposit-svejsningens brodannelse. Derudover anvendes laser-MIG-buekomposit-svejsningsteknologi også på sidebjælkerne i taget af Audi-karosseriet.
I forbindelse med svejsning af bilkarosserier har laserbue-kompositsvejsning den fordel, at der er stor spaltetolerance sammenlignet med enkeltlasersvejsning. Imidlertid kræver laserbue-kompositsvejsning omfattende overvejelser om laserens og buens relative position, lasersvejseparametre, bueparametre og andre faktorer. Varme- og masseoverføringsadfærden i laserbue-svejseprocessen er kompleks, især energireguleringen ved svejsning af heterogene materialer, og mekanismen bag regulering af IMC-tykkelse og væv er stadig uklar og kræver yderligere styrkelse af forskningen.
Andre lasersvejseprocesser for bilkarosserier
Lasersvejsning med dyb smelte, laserfyldsvejsning, laserlodning og laserbue-kompositsvejsning samt andre svejseprocesser har en mere moden teori og en bred vifte af praktiske anvendelser. Efterhånden som bilindustriens krav til effektivitet i karrosseri-svejsning stiger, og efterspørgslen efter svejsning af forskellige materialer i letvægtsproduktion stiger, har laserpunktsvejsning, laseroscillationssvejsning, multilaserstrålesvejsning og laserflyvesvejsning fået opmærksomhed.
Laserpunktsvejsningsproces
Lasersvejsning er en avanceret lasersvejseteknologi med enestående fordele ved hurtig svejsehastighed og høj svejsnøjagtighed. Grundprincippet for lasersvejsning er at fokusere laserstrålen på et punkt på den del, der skal svejses, så metallet på det punkt smelter øjeblikkeligt. Ved at justere laserdensiteten for at opnå termisk ledningssvejsning eller dyb smeltesvejsningseffekt, når laserstrålen holder op med at virke, refluxerer det flydende metal, størkner og danner en samling.
Der er to hovedformer for laserpunktsvejsning: pulseret laserpunktsvejsning og kontinuerlig laserpunktsvejsning. Laserstrålen ved pulseret laserpunktsvejsning har en høj peakenergi, men aktionstiden er kort og bruges generelt til svejsning af letmetaller såsom magnesiumlegeringer og aluminiumlegeringer. Ved kontinuerlig laserpunktsvejsning har laserstrålen en høj gennemsnitseffekt og en lang laseraktionstid og bruges mest til svejsning af stål.
Ved svejsning af bilkarosseri har laserpunktsvejsning, sammenlignet med modstandspunktsvejsning, fordelene ved berøringsfri og selvdesignet punktsvejsebane, som kan imødekomme behovet for svejsning af høj kvalitet under forskellige overlapningsgab i bilkarosserimaterialer.
Laseroscillationssvejseproces
Laseroscillationssvejsning er en ny lasersvejseteknologi, der er blevet foreslået i de senere år og har fået udbredt opmærksomhed. Princippet bag denne teknologi er at opnå en hurtig, ordnet og lille oscillation af laserstrålen ved at integrere et oscillerende spejl i lasersvejsehovedet, hvorved opnås effekten af at bevæge strålen, mens den bevæger sig fremad under lasersvejsning.
De vigtigste oscillationsbaner i laseroscillationssvejseprocessen omfatter: tværgående oscillation, longitudinel oscillation, cirkulær oscillation og uendelig oscillation. Laseroscillationssvejseprocessen har betydelige fordele ved karosseri-svejsning, da smeltebassinets strømningstilstand ændres betydeligt af laserstrålens oscillation, så processen kan eliminere usmeltede defekter, opnå kornforfining og undertrykke porøsitet i svejsningen af det samme karosserimateriale og forbedre problemerne med utilstrækkelig blanding af forskellige materialer og dårlige mekaniske egenskaber ved svejsesømmen ved svejsning af forskellige karosserimaterialer.
Multilaserstrålesvejsningsproces
I øjeblikket kan fiberlasere bruges til at opdele en enkelt laserstråle i flere laserstråler ved hjælp af et stråleopdelingsmodul installeret i svejsehovedet. Multilasersvejsning svarer til at anvende flere varmekilder i svejseprocessen. Ved at justere strålens energifordeling kan forskellige stråler opnå forskellige funktioner, såsom: strålen med den højeste energitæthed er hovedstrålen, der er ansvarlig for dybsmeltesvejsning; delstrålen med den lavere energitæthed kan rense og forvarme materialeoverfladen og øge materialets absorption af laserstråleenergi.
Multilasersvejseprocessen kan forbedre fordampningsadfærden af zinkdamp og den dynamiske opførsel af smeltebadet under svejsning af galvaniserede stålplader, forbedre sprøjteproblemet og forbedre svejsesømmens trækstyrke.
Lasersvejseproces
Lasersvejseteknologi er en ny lasersvejseteknologi med høj svejseeffektivitet og autonomt design af svejsebanen. Grundprincippet for lasersvejseteknologi er, at når laserstrålen rammer X- og Y-spejlene i scanningsspejlet, styres spejlets vinkel gennem autonom programmering for at opnå afbøjning af laserstrålen i enhver vinkel.
Traditionelt set er lasersvejsning af bilkarrosserier primært afhængig af, at svejserobotten driver lasersvejsehovedet til synkron bevægelse for at opnå svejseeffekten. Imidlertid begrænser svejserobottens gentagne frem- og tilbagegående bevægelser effektiviteten af bilkarrossersvejsning alvorligt på grund af det store antal svejsninger og svejsningernes lange længde. I modsætning hertil kan laserflygesvejsning opnås inden for et bestemt område ved blot at justere reflektorens vinkel. Derfor kan laserflygesvejsningsteknologi forbedre svejseeffektiviteten betydeligt og har et bredt anvendelsesperspektiv.
Oversigt
Med udviklingen af bilindustrien vil fremtiden for karosseri-svejseteknologi fortsætte med at udvikle sig, både inden for svejseprocessen og intelligent teknologi.
Karosserier til biler, især nye energibiler, udvikler sig i retning af letvægt. Letvægtslegeringer, kompositmaterialer og heterogene materialer vil blive mere udbredt anvendt i bilkarosserier, og konventionelle lasersvejseprocesser har svært ved at opfylde svejsekravene, så høj kvalitet og effektivitet i svejseprocesser vil blive den fremtidige udviklingstendens.
I de senere år har den nye lasersvejseproces, såsom lasersvingsvejsning, multilaserstrålesvejsning, laserflyvesvejsning osv., været i gang med den indledende teoretiske forskning og procesudforskning inden for svejsekvalitet og svejseeffektivitet. Fremtiden skal være den nye lasersvejseproces og letvægtsmaterialer til bilkarosseri, svejsning af heterogene materialer og andre scenarier tæt kombineret, design af laserstrålesvingbaner, multilaserstråleenergimekanisme og forbedring af flysvejseeffektivitet og andre aspekter af dybdegående forskning for at udforske en moden letvægtsproces til bilkarosseri-svejsning.
Lasersvejsningsteknologi til bilkarosseri er ved at blive dybt integreret med intelligent teknologi, hvor realtidsregistrering af status for lasersvejsning af bilkarosseri og feedbackkontrol af procesparametre spiller en afgørende rolle i svejsekvaliteten. Den nuværende intelligente lasersvejsningsteknologi bruges primært til planlægning og sporing af svejsebaner før svejsning samt kvalitetskontrol efter svejsning. Indenlandsk og udenlandsk forskning i detektering af svejsefejl og adaptiv regulering af parametre er stadig i sin vorden, og den adaptive styringsteknologi til lasersvejseprocesparametre er ikke blevet anvendt i bilkarosseriproduktion.
Derfor bør fremtiden for anvendelsen af lasersvejseteknologi i svejseprocessen for bilkarosserier udvikles med avanceret multisensor-kernelasersvejsning intelligent sensorsystem og højhastigheds-højpræcisions svejserobotstyringssystem for at sikre, at den intelligente lasersvejseteknologi i realtid og nøjagtigheden af hvert link, gennem linket "planlægning af før-svejsebane - adaptiv kontrol af svejseparametre efter svejsekvalitet online inspektion" for at sikre høj kvalitet og effektiv behandling.
Maven laserautomationsvirksomheden har fokuseret på laserindustrien i 14 år. Vi specialiserer os i lasersvejsning. Vi har robotarms-lasersvejsemaskiner, automatiske bordlasersvejsemaskiner, håndholdte lasersvejsemaskiner. Derudover har vi også lasersvejsemaskiner, laserskæremaskiner og lasermærkningsmaskiner. Vi har mange forskellige løsninger til lasersvejsning. Hvis du er interesseret, kan du altid kontakte os.
Opslagstidspunkt: 09. dec. 2022
