Као носач осталих делова аутомобила, технологија производње каросерије директно одређује укупни квалитет производње аутомобила. У процесу производње каросерије аутомобила, заваривање је важан производни процес. Технологије заваривања које се тренутно користе за заваривање каросерије аутомобила углавном укључују тачкасто отпорно заваривање, заваривање растопљеним инертним гасом у заштити (МИГ заваривање) и електролучно заваривање растопљеним активним гасом у заштити (МАГ заваривање), као и ласерско заваривање.
Као напредна технологија заваривања са оптичко-механичком интеграцијом, технологија ласерског заваривања има предности високе густине енергије, велике брзине заваривања, ниског напрезања и деформације заваривања и добре флексибилности у поређењу са традиционалном технологијом заваривања каросерије аутомобила.
Структура каросерије аутомобила је сложена, а делови каросерије су углавном танкозидне и закривљене компоненте. Заваривање каросерије аутомобила суочава се са потешкоћама у заваривању као што су варијације у материјалима каросерије, различите дебљине делова каросерије, различите путање заваривања и облици спојева. Поред тога, заваривање каросерије аутомобила има високе захтеве у погледу квалитета заваривања и ефикасности заваривања.
На основу одговарајућих параметара процеса заваривања, ласерско заваривање може да обезбеди високу чврстоћу на замор и ударну жилавост кључних делова каросерије аутомобила приликом заваривања, чиме се обезбеђује квалитет и век трајања заваривања каросерије. Технологија ласерског заваривања може се прилагодити заваривању делова каросерије аутомобила са различитим облицима спојева, различитим дебљинама и различитим врстама материјала, задовољавајући захтеве за флексибилношћу у производњи каросерије аутомобила. Стога је технологија ласерског заваривања важно техничко средство за постизање висококвалитетног развоја аутомобилске индустрије.
Процес ласерског заваривања за аутомобилске каросерије
Принцип процеса ласерског дубоког заваривања: Када густина снаге ласера достигне одређени ниво, површина материјала испарава, формирајући тако кључаоницу. Када притисак металне паре унутар рупе достигне динамичку равнотежу са статичким притиском и површинским напоном околне течности, ласер може да зрачи кроз кључаоницу до дна рупе, а кретањем ласерског зрака формира се континуирани завар. У процесу ласерског дубоког заваривања, нема потребе за додавањем помоћног флукса или пунила за заваривање сопственог материјала радног предмета у један.
Заварени шав добијен ласерским дубоким фузијским заваривањем је генерално гладак и раван са малом деформацијом, што доприноси побољшању тачности производње каросерије аутомобила. Затезна чврстоћа завара је висока, што обезбеђује квалитет заваривања каросерије аутомобила. Брзина заваривања је велика, што доприноси побољшању ефикасности производње заваривања.
У процесу заваривања каросерије аутомобила, употреба ласерског дубоког заваривања може значајно смањити број делова, калупа и алата за заваривање, чиме се смањује тежина каросерије и трошкови производње. Међутим, процес ласерског дубоког заваривања је мање толерантан на монтажни зазор делова који се заварују, а монтажни зазор треба контролисати између 0,05 и 2 мм. Ако је монтажни зазор превелик, доћи ће до оштећења заваривања, као што је порозност.
Тренутна истраживања показују да је код заваривања каросерије аутомобила од истог материјала, оптимизацијом параметара процеса ласерског дубоког заваривања, могуће добити завар са добрим обликовањем површине, мањим бројем унутрашњих дефеката и одличним механичким својствима. Одлична механичка својства завара могу задовољити захтеве употребе заварених компоненти каросерије аутомобила. Међутим, код заваривања каросерије аутомобила, легура алуминијума и челика као представник процеса ласерског дубоког заваривања хетерогених метала није зрела, иако се додавањем прелазног слоја могу постићи одличне перформансе завара, али различити материјали прелазног слоја утичу на механизам IMC слоја и његов утицај на микроструктуру механизма заваривања нису јасни, потребно је даље детаљно проучавање.
Процес заваривања ласерском жицом за пуњење ауто каросерије
Процес ласерског заваривања пунилом заснива се на следећем принципу: Заварени спој се формира претходним пуњењем завара одређеном жицом или истовременим додавањем жице током процеса ласерског заваривања. Ово је еквивалентно додавању приближно хомогене количине жичаног материјала у заварски базен током ласерског дубоког топљења. Дијаграм испод приказује процес ласерског заваривања пунилом.
У поређењу са ласерским дубоким заваривањем, ласерско заваривање пунилом има две предности у заваривању каросерије аутомобила: прво, може значајно побољшати толеранцију монтажног зазора између делова каросерије аутомобила који се заварују и решити проблем захтева за великим косим зазором код ласерског дубоког заваривања; друго, може побољшати расподелу ткива у подручју завара коришћењем жица различитог састава, а затим регулисати перформансе завара.
У процесу производње каросерије аутомобила, поступак ласерског заваривања пунилом се углавном користи за заваривање делова каросерије од легура алуминијума и челика. Посебно код процеса заваривања делова каросерије од легура алуминијума, површински напон растопљеног базена је мали, што лако може довести до колапса растопљеног базена, док поступак ласерског заваривања пунилом може боље решити проблем колапса растопљеног базена топљењем жице у процесу ласерског заваривања.
Процес ласерског лемљења каросерије аутомобила
Процес ласерског лемљења заснива се на следећем принципу: Коришћењем ласера као извора топлоте, ласерски зрак се фокусира и зрачи на површину жице, жица се топи, растопљена жица капље и испуњава радни предмет који се заварује, а металуршки ефекти попут топљења и дифузије се јављају између материјала за лемљење и радног предмета, чиме се радни предмет спаја. За разлику од процеса ласерског заваривања пунилом, процес ласерског лемљења топи само жицу, а не и радни предмет који се заварује. Ласерско лемљење има добру стабилност заваривања, али је затезна чврстоћа резултујућег завара ниска. Слика 3 приказује примену процеса ласерског лемљења у заваривању поклопца пртљажника аутомобила.
У процесу заваривања каросерије аутомобила, поступак ласерског лемљења се углавном користи за заваривање делова каросерије којима није потребна велика чврстоћа споја, као што је заваривање између горњег поклопца и бочних оквира, заваривање између горњег и доњег дела поклопца пртљажника итд. Горњи поклопци Фолксвагена, Аудија и других модела средње и високе класе користе поступак ласерског лемљења.
Главни дефекти у ласерски лемљеним спојевима каросерије аутомобила укључују грицкање ивица, порозност, деформацију завара итд., а дефекти се могу значајно сузбити регулисањем параметара процеса и коришћењем вишефокусног ласерског лемљења.
Процес ласерског лучног заваривања композитних материјала за аутомобилску каросерију
Принцип процеса ласерско-лучног композитног заваривања је следећи: два извора топлоте, ласер и лук, користе се за истовремено деловање на површину радног предмета који се заварује, а радни предмет се топи и стврдњава да би се формирао заварски шав. Дијаграм испод приказује процес ласерско-лучног заваривања.
Ласерско-лучно композитно заваривање комбинује предности ласерског заваривања и електролучног заваривања: прво, под дејством два извора топлоте, брзина заваривања се може повећати, унос топлоте постаје мањи, деформација завара је мала, одржавајући карактеристике ласерског заваривања; друго, боља је способност премошћивања, већа је толеранција монтажног зазора; треће, брзина очвршћавања растопљеног базена се успорава, што доприноси елиминацији пора, пукотина и других дефеката заваривања, побољшавајући организацију и перформансе зоне утицаја топлоте. Четврто, захваљујући луку, могуће је заваривати материјале са високом рефлективношћу и високом топлотном проводљивошћу, са ширим спектром примењених материјала.
У процесу производње каросерије аутомобила, ласерско-лучно композитно заваривање се углавном односи на заваривање компоненти од легура алуминијума и различитих метала од легура алуминијума и челика. За монтажни размак већих делова заваривања, као што је место заваривања на вратима аутомобила, то је зато што монтажни размак погодује перформансама премошћавања ласерско-лучног композитног заваривања. Поред тога, технологија ласерско-МИГ лучног композитног заваривања се примењује и на положај бочних греда крова каросерије Аудија.
У процесу заваривања каросерије аутомобила, ласерско-лучно композитно заваривање има предност велике толеранције зазора у поређењу са једним ласерским заваривањем, међутим, ласерско-лучно композитно заваривање захтева свеобухватно разматрање релативног положаја ласера и лука, параметара ласерског заваривања, параметара лука и других фактора. Понашање преноса топлоте и масе у процесу ласерско-лучног заваривања је сложено, посебно регулација енергије заваривања хетерогених материјала и механизам регулације дебљине IMC-а и ткива још увек нису јасни и захтевају даље јачање истраживања.
Остали поступци ласерског заваривања каросерије аутомобила
Ласерско дубоко фузијско заваривање, ласерско заваривање пунилом, ласерско лемљење и ласерско-лучно композитно заваривање и други поступци заваривања имају зрелију теорију и широк спектар практичних примена. Како се захтеви аутомобилске индустрије за ефикасношћу заваривања каросерије повећавају, а потражња за заваривањем различитих материјала у лакој производњи расте, ласерско тачкасто заваривање, ласерско осцилационо заваривање, заваривање вишеструким ласерским снопом и ласерско заваривање летом су добили пажњу.
Процес ласерског тачкастог заваривања
Ласерско тачкасто заваривање је напредна технологија ласерског заваривања са изванредним предностима велике брзине заваривања и високе тачности заваривања. Основни принцип ласерског тачкастог заваривања је фокусирање ласерског зрака на тачку на делу који се заварује, тако да се метал у тој тачки тренутно топи, а подешавањем густине ласера постиже се ефекат термичке проводљивости или дубоког фузионог заваривања. Када ласерски зрак престане да ради, течни метал се рефлуксује, стврдњава и формира спој.
Постоје два главна облика ласерског тачкастог заваривања: импулсно ласерско тачкасто заваривање и континуирано ласерско тачкасто заваривање. Ласерски зрак код импулсног ласерског тачкастог заваривања има високу вршну енергију, али је време деловања кратко и генерално се користи за заваривање лаких метала као што су легуре магнезијума и легуре алуминијума. Код континуираног ласерског тачкастог заваривања, ласерски зрак има високу просечну снагу и дуго време деловања и углавном се користи за заваривање челика.
Код заваривања каросерије аутомобила, у поређењу са тачкастим заваривањем отпором, ласерско тачкасто заваривање има предности бесконтактног и самостално дизајнираног путање тачкастог заваривања, што може задовољити захтеве за висококвалитетним заваривањем под различитим зазорима преклапања материјала каросерије аутомобила.
Процес ласерског осцилационог заваривања
Ласерско осцилационо заваривање је нова технологија ласерског заваривања која је предложена последњих година и добила је широку пажњу. Принцип ове технологије је постизање брзе, уредне и мале осцилације ласерског снопа интегрисањем осцилујућег огледала у главу ласерског заваривања, чиме се постиже ефекат мешања снопа док се креће напред током ласерског заваривања.
Главне путање осцилација у процесу ласерског осцилационог заваривања укључују: попречну осцилацију, уздужну осцилацију, кружну осцилацију и бесконачну осцилацију. Процес ласерског осцилационог заваривања има значајне предности у заваривању каросерије аутомобила, јер се стање протока растопљеног базена значајно мења осцилацијом ласерског зрака, тако да процес може елиминисати неспојене дефекте, постићи префињење зрна и сузбити порозност при заваривању истог материјала каросерије аутомобила, и побољшати проблеме недовољног мешања различитих материјала и лоших механичких својстава завареног шава при заваривању различитих материјала каросерије аутомобила.
Процес заваривања вишеструким ласерским снопом
Тренутно, влакнасти ласери могу да се користе за дељење једног ласерског снопа на више ласерских снопова помоћу модула за раздвајање снопа инсталираног у глави за заваривање. Заваривање вишеструким ласерским снопом је еквивалентно примени више извора топлоте у процесу заваривања. Подешавањем расподеле енергије снопа, различити снопови могу постићи различите функције, као што су: сноп са већом густином енергије је главни сноп, одговоран за дубоко растопљено заваривање; споредни сноп са мањом густином енергије може да очисти и претходно загреје површину материјала и повећа апсорпцију енергије ласерског снопа од стране материјала.
Процес заваривања вишеструким ласерским снопом може побољшати понашање испаравања цинкове паре и динамичко понашање растопљеног базена током заваривања поцинкованих челичних лимова, побољшати проблем прскања и повећати затезну чврстоћу завара.
Процес ласерског заваривања
Технологија ласерског заваривања је нова технологија ласерског заваривања са високом ефикасношћу заваривања и аутономним дизајном путање заваривања. Основни принцип ласерског заваривања је да када ласерски зрак падне на X и Y огледала скенирајућег огледала, угао огледала се контролише аутономним програмирањем како би се постигло скретање ласерског зрака под било којим углом.
Традиционално, ласерско заваривање каросерије аутомобила углавном се ослања на робота за заваривање који покреће главу за ласерско заваривање ради синхроног кретања како би се постигао ефекат заваривања. Међутим, понављајуће осцилационо кретање робота за заваривање озбиљно ограничава ефикасност заваривања каросерије аутомобила због великог броја завара и њихове велике дужине. Насупрот томе, ласерско заваривање може се постићи у одређеном опсегу једноставним подешавањем угла рефлектора. Стога, технологија ласерског заваривања може значајно побољшати ефикасност заваривања и има широку примену.
Резиме
Са развојем аутомобилске индустрије, будућност технологије заваривања каросерије ће се наставити развијати како у процесу заваривања, тако и у интелигентној технологији.
Каросерија аутомобила, посебно каросерија возила са новим енергетским потребама, развија се у правцу мале тежине. Лагане легуре, композитни материјали и хетерогени материјали ће се све шире користити у каросерији аутомобила, а конвенционални процес ласерског заваривања тешко испуњава њихове захтеве, тако да ће висококвалитетни и ефикасан процес заваривања постати будући тренд развоја.
Последњих година, нови процеси ласерског заваривања, као што су ласерско заваривање са замахом, заваривање са више ласерских снопова, ласерско заваривање са ласерским летом итд., били су у почетним теоријским истраживањима и истраживањима процеса у погледу квалитета заваривања и ефикасности заваривања. Будућност треба да буде нови процес ласерског заваривања и лаки материјали за каросерију аутомобила, заваривање хетерогених материјала и други сценарији који су уско комбиновани, дизајн путање замахивања ласерског снопа, механизам деловања енергије више ласерских снопова и побољшање ефикасности ласерског заваривања и други аспекти детаљног истраживања како би се истражили зрели процеси заваривања лаких каросерија аутомобила.
Технологија ласерског заваривања каросерије аутомобила се дубоко интегрише са интелигентном технологијом, детекција статуса ласерског заваривања каросерије у реалном времену и повратна контрола параметара процеса имају одлучујућу улогу у квалитету заваривања. Тренутна интелигентна технологија ласерског заваривања се углавном користи за планирање и праћење путање пре заваривања и контролу квалитета након заваривања. Домаћа и страна истраживања у области откривања дефеката заваривања и адаптивне регулације параметара су још увек у повоју, а технологија адаптивне контроле параметара процеса ласерског заваривања није примењена у производњи каросерије аутомобила.
Стога, за примену технологије ласерског заваривања у карактеристикама процеса заваривања каросерије аутомобила, будућност треба да се развија са напредним мултисензорским језгром ласерског заваривања интелигентним системом за сензоре и системом управљања робота за заваривање велике брзине и прецизности како би се осигурало да интелигентна технологија ласерског заваривања у реалном времену и тачност сваке везе, путем везе „планирање путање пре заваривања - параметри заваривања адаптивна контрола - онлајн инспекција квалитета након заваривања“, како би се осигурао висок квалитет и ефикасна обрада.
Компанија за ласерску аутоматизацију Мавен фокусира се на ласерску индустрију већ 14 година, специјализовани смо за ласерско заваривање, имамо роботску машину за ласерско заваривање, стону аутоматску машину за ласерско заваривање, ручну машину за ласерско заваривање, поред тога имамо и машину за ласерско заваривање, машину за ласерско сечење и машину за ласерско маркирање и гравирање. Имамо много решења за ласерско заваривање. Ако сте заинтересовани, увек нас можете контактирати.
Време објаве: 09. децембар 2022.
