Як апорны матэрыял для іншых частак аўтамабіля, тэхналогія вырабу кузава непасрэдна вызначае агульную якасць вытворчасці аўтамабіля. У працэсе вытворчасці кузаваў аўтамабіляў зварка з'яўляецца важным вытворчым працэсам. Тэхналогіі зваркі, якія выкарыстоўваюцца ў цяперашні час для зваркі кузаваў аўтамабіляў, у асноўным ўключаюць кантактную кропкавую зварку, зварку ў расплаўленым асяроддзі інэртнага газу (MIG-зварка) і дугавую зварку ў расплаўленым асяроддзі актыўнага газу (MAG-зварка), а таксама лазерную зварку.
Як перадавая тэхналогія зваркі з аптычна-механічнай інтэграцыяй, тэхналогія лазернай зваркі мае перавагі высокай шчыльнасці энергіі, высокай хуткасці зваркі, нізкага напружання і дэфармацыі зваркі, а таксама добрай гнуткасці ў параўнанні з традыцыйнай тэхналогіяй зваркі кузаваў аўтамабіляў.
Канструкцыя кузава аўтамабіля складаная, а дэталі кузава ў асноўным уяўляюць сабой танкасценныя і выгнутыя кампаненты. Зварка кузаваў аўтамабіляў сутыкаецца з такімі цяжкасцямі, як адрозненні ў матэрыялах кузава, розная таўшчыня дэталяў кузава, розныя траекторыі зваркі і формы злучэнняў. Акрамя таго, зварка кузаваў аўтамабіляў мае высокія патрабаванні да якасці і эфектыўнасці зваркі.
Пры выкарыстанні адпаведных параметраў працэсу зваркі лазерная зварка можа забяспечыць высокую трываласць на стомленасць і ўдарную вязкасць ключавых дэталяў кузава аўтамабіля, тым самым гарантуючы якасць і тэрмін службы зваркі кузава. Тэхналогія лазернай зваркі можа адаптавацца да зваркі дэталяў кузава аўтамабіляў з рознымі формамі злучэнняў, рознай таўшчыні і рознымі тыпамі матэрыялаў, задавальняючы патрабаванні да гнуткасці ў вытворчасці кузаваў аўтамабіляў. Такім чынам, тэхналогія лазернай зваркі з'яўляецца важным тэхнічным сродкам для дасягнення высокай якасці развіцця аўтамабільнай прамысловасці.
Працэс лазернай зваркі кузаваў аўтамабіляў
Прынцып працэсу лазернай глыбокай зваркі плаўленнем: калі шчыльнасць магутнасці лазера дасягае пэўнага ўзроўню, паверхня матэрыялу выпараецца, утвараючы замочную свідравіну. Калі ціск пароў металу ўнутры адтуліны дасягае дынамічнай раўнавагі са статычным ціскам і павярхоўным нацяжэннем навакольнай вадкасці, лазер можа апраменьваць праз замочную свідравіну да дна адтуліны, і пры руху лазернага прамяня ўтвараецца бесперапынны зварны шво. Пры працэсе лазернай глыбокай зваркі плаўленнем няма неабходнасці дадаваць дадатковы флюс або напаўняльнік для зваркі ўласнага матэрыялу дэталі ў адзінае цэлае.
Зварны шов, атрыманы пры лазернай глыбокай зварцы плаўленнем, звычайна гладкі і прамы з невялікай дэфармацыяй, што спрыяе павышэнню дакладнасці вырабу кузава аўтамабіля. Трываласць шва на расцяжэнне высокая, што забяспечвае якасць зваркі кузава аўтамабіля. Хуткасць зваркі высокая, што спрыяе павышэнню эфектыўнасці вытворчасці зваркі.
У працэсе зваркі кузаваў аўтамабіляў выкарыстанне лазернай зваркі глыбокім плаўленнем можа значна скараціць колькасць дэталяў, формаў і зварачнага абсталявання, тым самым зніжаючы ўласную вагу кузава і вытворчыя выдаткі. Аднак працэс лазернай зваркі глыбокім плаўленнем менш устойлівы да зазору паміж зваранымі дэталямі, і зазор неабходна кантраляваць у межах ад 0,05 да 2 мм. Калі зазор занадта вялікі, узнікнуць дэфекты зваркі, такія як сітаватасць.
Сучасныя даследаванні паказваюць, што пры зварцы кузаваў аўтамабіляў з аднаго і таго ж матэрыялу, аптымізуючы параметры працэсу лазернай глыбокай плаўкай, можна атрымаць зварны шов з добрым стварэннем паверхні, меншай колькасцю ўнутраных дэфектаў і выдатнымі механічнымі ўласцівасцямі. Выдатныя механічныя ўласцівасці зварнога шва могуць задаволіць патрабаванні выкарыстання звараных кампанентаў кузаваў аўтамабіляў. Аднак пры зварцы кузаваў аўтамабіля алюмініевы сплаў-сталь як прадстаўнік працэсу лазернай глыбокай плаўкі гетэрагенных металаў яшчэ не дасягнуў сталасці, хоць даданне пераходнага пласта можа дасягнуць выдатных характарыстык зварнога шва, аднак механізм уплыву розных матэрыялаў пераходнага пласта на пласт IMC і яго ўплыў на мікраструктуру механізму зваркі незразумелы і патрабуе далейшага паглыбленага вывучэння.
Працэс зваркі лазернай дротам для кузава аўтамабіля
Працэс лазернай зваркі з даданнем дроту заснаваны на наступным прынцыпе: зварное злучэнне ўтвараецца шляхам папярэдняга запаўнення шва пэўным дротам або шляхам адначасовай падачы дроту падчас працэсу лазернай зваркі. Гэта эквівалентна падачы прыблізна аднароднай колькасці дроту ў зварачную ванну падчас лазернай глыбокай плаўнай зваркі. На дыяграме ніжэй паказаны працэс лазернай зваркі з даданнем дроту.
У параўнанні з лазернай зваркай глыбокім плаўленнем, лазерная зварка з напаўняльнікам мае дзве перавагі пры зварцы кузаваў аўтамабіляў: па-першае, яна можа значна палепшыць дапушчальнасць зазору паміж зварваемымі дэталямі кузава аўтамабіля і вырашыць праблему патрабаванняў да высокага зазору фаскі пры лазернай зварцы глыбокім плаўленнем; па-другое, яна можа палепшыць размеркаванне тканіны ў зоне зваркі, выкарыстоўваючы дроты з розным складам, а затым рэгуляваць прадукцыйнасць зваркі.
У працэсе вытворчасці кузаваў аўтамабіляў лазерная зварка з напаўняльнікам у асноўным выкарыстоўваецца для зваркі алюмініевых сплаваў і сталёвых дэталяў кузава. Асабліва пры зварцы алюмініевых сплаваў дэталяў кузава аўтамабіля павярхоўнае нацяжэнне расплаўленай ванны невялікае, што можа лёгка прывесці да яе разбурэння, у той час як лазерная зварка з напаўняльнікам можа лепш вырашыць праблему разбурэння расплаўленай ванны праз плаўленне дроту ў працэсе лазернай зваркі.
Працэс лазернай пайкі кузава аўтамабіля
Працэс лазернай паяння заснаваны на наступным прынцыпе: пры выкарыстанні лазера ў якасці крыніцы цяпла лазерны прамень факусуецца і апраменьваецца на паверхню дроту, дрот плавіцца, расплаўлены дрот сцякае ўніз і запаўняе звараную дэталь, і паміж прыпоем і дэталлю адбываюцца металургічныя эфекты, такія як плаўленне і дыфузія, тым самым злучаючы дэталь. У адрозненне ад працэсу лазернай зваркі з напаўняльнікам, пры лазернай паянні плавіцца толькі дрот, а не звараная дэталь. Лазерная пайка мае добрую стабільнасць зваркі, але трываласць на расцяжэнне атрыманага зварнога шва нізкая. На малюнку 3 паказана прымяненне працэсу лазернай паяння пры зварцы вечка багажніка аўтамабіля.
У працэсе зваркі кузаваў аўтамабіляў лазерная пайка ў асноўным выкарыстоўваецца для зваркі дэталяў кузава, якія не патрабуюць высокай трываласці злучэння, такіх як зварка паміж верхняй вечкам і бакавымі аздабленнем, зварка паміж верхняй і ніжняй часткамі вечка багажнага аддзялення і г.д. Верхняе вечка VW, Audi і іншых мадэляў сярэдняга і высокага класа выкарыстоўваецца для зваркі лазернай пайкі.
Асноўнымі дэфектамі ў злучэннях кузаваў аўтамабіляў, атрыманых лазернай паякай, з'яўляюцца абгрызанне краёў, парыстасць, дэфармацыя зварнога шва і г.д., і гэтыя дэфекты можна значна паменшыць, рэгулюючы параметры працэсу і выкарыстоўваючы шматфакусны працэс лазернай паяння.
Працэс лазерна-дугавой зваркі кампазітных элементаў аўтамабільнага кузава
Прынцып працэсу лазерна-дугавой зваркі кампазітных матэрыялаў заключаецца ў наступным: дзве крыніцы цяпла, лазер і дуга, адначасова ўздзейнічаюць на паверхню зварваемай дэталі, у выніку чаго дэталь плавіцца і зацвярдзее, утвараючы зварны шво. На дыяграме ніжэй паказаны працэс лазерна-дугавой зваркі.
Лазерна-дугавая зварка кампазітных матэрыялаў спалучае ў сабе перавагі лазернай і дугавой зваркі: па-першае, пад дзеяннем двух крыніц цяпла можна павялічыць хуткасць зваркі, паменшыць падвод цяпла, невялікую дэфармацыю зварнога шва, захоўваючы характарыстыкі лазернай зваркі; па-другое, лепшая здольнасць перакрываць швы, большая дапушчальная шчыліна пры зборцы; па-трэцяе, хуткасць зацвярдзення расплаўленай ванны павольнейшая, што спрыяе ліквідацыі пор, расколін і іншых дэфектаў зваркі, паляпшэнню арганізацыі і прадукцыйнасці зоны цеплавога ўздзеяння. Па-чацвёртае, дзякуючы дузе можна зварваць матэрыялы з высокай адбівальнай здольнасцю і высокай цеплаправоднасцю, а таксама з больш шырокім дыяпазонам ужывальных матэрыялаў.
У працэсе вытворчасці кузаваў аўтамабіляў працэс лазерна-дугавой зваркі кампазітных матэрыялаў у асноўным ужываецца для зваркі кампанентаў кузава з алюмініевых сплаваў і разнастайных металаў са сплаваў алюмінію і сталі. Для больш буйных зварных дэталяў, такіх як месца зваркі дзвярэй аўтамабіля, мантажны зазор спрыяе перакрыццю прадукцыйнасці лазерна-дугавой зваркі кампазітных матэрыялаў. Акрамя таго, тэхналогія лазерна-дугавой зваркі кампазітных матэрыялаў MIG таксама ўжываецца да бакавых бэлек даху кузава Audi.
У працэсе зваркі кузаваў аўтамабіляў лазерна-дугавая кампазітная зварка мае перавагу ў выглядзе вялікага дапушчальнага зазору ў параўнанні з адналазернай зваркай, аднак лазерна-дугавая кампазітная зварка патрабуе ўсебаковага ўліку адноснага размяшчэння лазера і дугі, параметраў лазернай зваркі, параметраў дугі і іншых фактараў. Паводзіны цепла- і масаперадачы працэсу лазерна-дугавой зваркі з'яўляюцца складанымі, асабліва рэгуляванне энергіі зваркі гетэрагенных матэрыялаў, а механізм рэгулявання таўшчыні міжпляменнага матэрыялу і тканак усё яшчэ незразумелы і патрабуе далейшага ўмацавання даследаванняў.
Іншыя працэсы лазернай зваркі кузаваў аўтамабіляў
Лазерная зварка глыбокім плаўленнем, лазерная зварка напаўняльнікам, лазерная пайка і лазерна-дугавая зварка кампазітных матэрыялаў, а таксама іншыя працэсы зваркі маюць больш развітую тэорыю і шырокі спектр практычнага прымянення. Па меры таго, як патрабаванні аўтамабільнай прамысловасці да эфектыўнасці зваркі кузаваў павялічваюцца, а попыт на зварку разнастайных матэрыялаў у лёгкай вытворчасці павялічваецца, і ўвага набываецца да лазернай кропкавай зваркі, лазернай вагальнай зваркі, шматлазернай прамянёвай зваркі і лазернай палётнай зваркі.
Працэс лазернай кропкавай зваркі
Лазерная кропкавая зварка — гэта перадавая тэхналогія лазернай зваркі з выдатнымі перавагамі высокай хуткасці зваркі і высокай дакладнасці. Асноўны прынцып лазернай кропкавай зваркі заключаецца ў факусоўцы лазернага прамяня на кропцы на зваранай дэталі, каб метал у гэтай кропцы імгненна плавіўся, і шляхам рэгулявання шчыльнасці лазера для дасягнення эфекту цеплаправоднай зваркі або глыбокага плаўлення, калі лазерны прамень перастае працаваць, вадкі метал кіпіць, застывае і ўтварае злучэнне.
Існуе два асноўныя віды лазернай кропкавай зваркі: імпульсная лазерная кропкавая зварка і бесперапынная лазерная кропкавая зварка. Лазерны прамень пры імпульснай лазернай кропкавай зварцы мае высокую пікавую энергію, але кароткі час дзеяння і звычайна выкарыстоўваецца для зваркі лёгкіх металаў, такіх як магніевыя сплавы і алюмініевыя сплавы. Пры бесперапыннай лазернай кропкавай зварцы лазерны прамень мае высокую сярэднюю магутнасць і доўгі час дзеяння і ў асноўным выкарыстоўваецца для зваркі сталі.
Пры зварцы кузаваў аўтамабіляў, у параўнанні з кантактнай кропкавай зваркай, лазерная кропкавая зварка мае перавагі бескантактавай і самастойна распрацаванай траекторыі кропкавай зваркі, што дазваляе задаволіць патрэбы ў высакаякаснай зварцы пад рознымі зазорамі ў нахлесце матэрыялаў кузава аўтамабіля.
Працэс лазернай вагальнай зваркі
Лазерная вагальная зварка — гэта новая тэхналогія лазернай зваркі, якая была прапанавана ў апошнія гады і атрымала шырокую ўвагу. Прынцып гэтай тэхналогіі заключаецца ў дасягненні хуткіх, упарадкаваных і малых ваганняў лазернага прамяня шляхам інтэграцыі вагальнага люстэрка ў лазерную зварачную галоўку, што дазваляе дасягнуць эфекту перамешвання прамяня падчас руху наперад падчас лазернай зваркі.
Асноўныя траекторыі ваганняў у працэсе лазернай вагальнай зваркі ўключаюць: папярочныя ваганні, падоўжныя ваганні, кругавыя ваганні і бясконцыя ваганні. Працэс лазернай вагальнай зваркі мае значныя перавагі пры зварцы кузаваў аўтамабіляў, паколькі стан патоку ванны расплаву значна змяняецца ваганнямі лазернага прамяня, таму працэс можа ліквідаваць незвараныя дэфекты, дасягнуць драбнення зерня і падавіць сітаватасць пры зварцы аднаго і таго ж матэрыялу кузава аўтамабіля, а таксама палепшыць праблемы недастатковага змешвання розных матэрыялаў і дрэнных механічных уласцівасцей зварнога шва пры зварцы разнастайных матэрыялаў кузава аўтамабіляў.
Працэс шматлазернай зваркі
У цяперашні час валаконныя лазеры могуць выкарыстоўвацца для падзелу аднаго лазернага прамяня на некалькі лазерных прамянёў з дапамогай модуля падзелу прамяня, усталяванага ў зварачнай галоўцы. Зварка некалькімі лазернымі прамянямі эквівалентная прымяненню некалькіх крыніц цяпла ў працэсе зваркі. Рэгулюючы размеркаванне энергіі прамяня, розныя прамяні могуць выконваць розныя функцыі, такія як: прамень з большай шчыльнасцю энергіі з'яўляецца асноўным прамянём, які адказвае за глыбокую зварку расплавам; дапаможны прамень з меншай шчыльнасцю энергіі можа ачышчаць і награваць паверхню матэрыялу і павялічваць паглынанне энергіі лазернага прамяня матэрыялам.
Працэс шматлазернай зваркі можа палепшыць уласцівасці выпарэння цынкавых пароў і дынамічныя ўласцівасці расплавленай ванны падчас зваркі ацынкаваных сталёвых лістоў, вырашыць праблему разбрызгвання і павысіць трываласць зварнога шва на расцяжэнне.
Працэс лазернай зваркі
Тэхналогія лазернай зваркі пад вуглом — гэта новая тэхналогія лазернай зваркі з высокай эфектыўнасцю зваркі і аўтаномным праектаваннем траекторыі зваркі. Асноўны прынцып лазернай зваркі пад вуглом заключаецца ў тым, што калі лазерны прамень падае на люстэркі X і Y сканіруючага люстэрка, кут люстэрка кіруецца з дапамогай аўтаномнага праграмавання для дасягнення адхілення лазернага прамяня пад любым вуглом.
Традыцыйна лазерная зварка кузаваў аўтамабіляў у асноўным абапіраецца на зварачны робат, які прыводзіць у рух лазерную зварачную галоўку для сінхроннага руху і дасягнення эфекту зваркі. Аднак паўтаральны зваротна-паступальны рух зварачнага робата значна абмяжоўвае эфектыўнасць зваркі кузаваў аўтамабіляў з-за вялікай колькасці зварных швоў і іх вялікай даўжыні. У адрозненне ад гэтага, лазерная зварка палётам можа быць дасягнута ў пэўным дыяпазоне, проста рэгулюючы вугл адбівальніка. Такім чынам, тэхналогія лазернай зваркі палётам можа значна палепшыць эфектыўнасць зваркі і мае шырокія перспектывы прымянення.
Кароткі змест
З развіццём аўтамабільнай прамысловасці будучыня тэхналогій зваркі кузаваў будзе працягваць развівацца як у працэсе зваркі, так і ў інтэлектуальных тэхналогіях.
Кузаўная прамысловасць аўтамабіляў, асабліва кузавы новых энергетычных транспартных сродкаў, развіваецца ў напрамку зніжэння вагі. Лёгкія сплавы, кампазітныя матэрыялы і гетэрагенныя матэрыялы будуць шырэй выкарыстоўвацца ў кузавах аўтамабіляў, таму традыцыйным лазерным працэсам зваркі цяжка задаволіць патрабаванні да зваркі, таму высокая якасць і эфектыўнасць працэсу зваркі стануць тэндэнцыяй развіцця ў будучыні.
У апошнія гады новыя працэсы лазернай зваркі, такія як лазерная зварка з размахам, шматлазерная зварка, лазерная зварка з палётам і г.д., былі першапачаткова вывучаны ў галіне якасці і эфектыўнасці зваркі. У будучыні неабходна разгледзець новыя працэсы лазернай зваркі і лёгкія матэрыялы для кузаваў аўтамабіляў, зварку гетэрагенных матэрыялаў і іншыя сцэнарыі, распрацаваць траекторыю размаху лазернага прамяня, палепшыць механізм дзеяння энергіі шматлазернага прамяня і эфектыўнасць зваркі з палётам, а таксама іншыя аспекты паглыбленага даследавання для распрацоўкі сталага працэсу зваркі лёгкіх кузаваў аўтамабіляў.
Тэхналогія лазернай зваркі кузаваў аўтамабіляў цесна інтэгруецца з інтэлектуальнымі тэхналогіямі, якія дазваляюць вымяраць стан лазернай зваркі кузаваў у рэжыме рэальнага часу і кіраваць параметрамі працэсу з зваротнай сувяззю, што адыгрывае вырашальную ролю ў якасці зваркі. Сучасная тэхналогія інтэлектуальнай лазернай зваркі ў асноўным выкарыстоўваецца для планавання і адсочвання траекторыі перад зваркай, а таксама для кантролю якасці пасля зваркі. Айчынныя і замежныя даследаванні ў галіне выяўлення дэфектаў зваркі і адаптыўнага рэгулявання параметраў усё яшчэ знаходзяцца ў зачаткавым стане, і тэхналогія адаптыўнага кіравання параметрамі працэсу лазернай зваркі не ўжываецца ў вытворчасці кузаваў аўтамабіляў.
Такім чынам, для прымянення тэхналогіі лазернай зваркі ў характарыстыках працэсу зваркі кузаваў аўтамабіляў, у будучыні неабходна распрацаваць перадавую шматдатчыкавую інтэлектуальную сістэму датчыкаў лазернай зваркі і высакахуткасную сістэму кіравання высокадакладным зварачным робатам, каб гарантаваць, што інтэлектуальная тэхналогія лазернай зваркі працуе ў рэжыме рэальнага часу і дакладна ў кожным звяне праз спасылку "планаванне траекторыі перад зваркай - адаптыўнае кіраванне параметрамі зваркі - анлайн-кантроль якасці пасля зваркі", каб забяспечыць высокую якасць і эфектыўную апрацоўку.
Кампанія Maven па лазернай аўтаматызацыі спецыялізуецца на лазернай прамысловасці ўжо 14 гадоў. Мы спецыялізуемся на лазернай зварцы. У нас ёсць рабатызаваны зварачны апарат з рукой, настольны аўтаматычны зварачны апарат, ручны зварачны апарат, а таксама лазерны зварачны апарат, станок для лазернай рэзкі і станок для лазернай маркіроўкі і гравіроўкі. У нас ёсць шмат рашэнняў для лазернай зваркі. Калі вы зацікаўлены, вы заўсёды можаце звязацца з намі.
Час публікацыі: 09 снежня 2022 г.
