Introduksjon
Siden kjøretøyets karosseri er bærer av andre deler av kjøretøyet, bestemmer produksjonsteknologien direkte den generelle produksjonskvaliteten til kjøretøyet.Sveising er en viktig produksjonsprosess i prosessen med bilkarosseriproduksjon.For tiden inkluderer sveiseteknologiene som brukes til bilkarosseri, hovedsakelig motstandspunktsveising, MIG-sveising, MAG-sveising og lasersveising.
Lasersveiseteknologi som en avansert optoelektromekanisk integrasjonssveiseteknologi, sammenlignet med den tradisjonelle sveiseteknologien for bilkarosseri, har fordelene med høy energitetthet, rask sveisehastighet, liten sveisespenning og deformasjon og god fleksibilitet.
Strukturen til bilkarosseri er kompleks, og komponentene er hovedsakelig tynnveggede og buede.Sveising av bilkarosseri står overfor noen vanskeligheter, for eksempel endringer i karosserimateriale, ulik tykkelse på kroppsdeler, diversifisert sveisebane og skjøteformer.I tillegg har sveising av bilkarosseri høye krav til sveisekvalitet og sveiseeffektivitet.
Basert på passende sveiseprosessparametere, kan lasersveising sikre høy utmattelsesstyrke og slagfasthet til nøkkelkomponentene i karosseriet, for å sikre sveisekvaliteten og levetiden til karosseriet.Lasersveisingsteknologi kan tilpasse seg forskjellige skjøteformer, forskjellige tykkelser og forskjellige materialtyper for sveising av bilkarosserideler, for å møte de fleksible behovene til bilkarosseriproduksjon.Derfor er lasersveiseteknologi et viktig teknisk middel for å oppnå høykvalitetsutvikling av bilindustrien.
Lasersveiseteknologi for karosseri
Laser dyp penetrasjonssveiseteknologi for bilkarosseri
Prinsippet for lasersveiseprosess med dyp penetrering (figur 1) er som følger: når laserkrafttettheten når et visst nivå, fordamper overflaten av materialet og danner et nøkkelhull.Når metalldamptrykket i hullet når en dynamisk balanse med det statiske trykket og overflatespenningen til den omgivende væsken, kan laseren bestråles til bunnen av hullet gjennom nøkkelhullet, og med laserstrålens bevegelse, en kontinuerlig sveis dannes.Under lasersveiseprosessen med dyp penetrering er det ikke nødvendig å legge til ekstra flussmiddel eller fyllstoff, og arbeidsstykkets egne materialer kan sveises sammen.
FIG.1 Skjematisk diagram av laser dyp penetrasjonssveiseprosess
Sveisingen oppnådd ved lasersveising med dyp penetrering er generelt jevn og rett, og deformasjonen er liten, noe som bidrar til å forbedre produksjonsnøyaktigheten til bilkarosseri.Den høye strekkfastheten til sveisen sikrer sveisekvaliteten til bilkarosseriet.Sveisehastigheten er høy, noe som bidrar til å forbedre sveiseproduksjonseffektiviteten.
I prosessen med sveising av bilkarosserier kan bruken av lasersveiseprosess med dyp penetrering i stor grad redusere antall deler, former og sveiseverktøy, og dermed redusere kroppsvekten og produksjonskostnadene.Imidlertid har lasersveiseprosessen med dyp penetrering en dårlig toleranse for monteringsgapet til de sveisede delene, og monteringsgapet må kontrolleres mellom 0,05 og 2 mm.Hvis monteringsgapet er for stort, vil sveisefeil som porer oppstå.
Den nåværende forskningen viser at sveisen med god overflateforming, mindre indre defekter og utmerkede mekaniske egenskaper kan oppnås ved å optimalisere prosessparametrene for lasersveising med dyp penetrasjonssveising i sveising av det samme materialet i bilkarosseri.De utmerkede mekaniske egenskapene til sveisen kan møte behovene til sveisekomponentene til bilkroppen.Ved sveising av bilkarosserier er imidlertid den ulikt metalllaser dyppenetrasjonssveiseteknologien representert av aluminiumslegering og stål ikke moden.Selv om sveisesømmer med utmerket ytelse kan oppnås ved å legge til overgangslag, er påvirkningsmekanismen til forskjellige overgangslagmaterialer på IMC-laget og deres virkningsmekanisme på sveisemikrostruktur ikke klar, og ytterligere forskning er nødvendig.
Sveiseprosess for lasertrådfylling av bilkarosseri
Prinsippet for sveiseprosessen med laserfylltråd er som følger: en sveiset skjøt dannes ved å forhåndsfylle en spesifikk sveisetråd i sveisen eller mate sveisetråden samtidig under lasersveiseprosessen.Dette tilsvarer å legge inn tilnærmet homogent sveisetrådmateriale i sveisebassenget under lasersveising.Det skjematiske diagrammet over sveiseprosessen for laserfylltråd er vist i figur 2.
FIG.2 Skjematisk diagram av sveiseprosessen for lasertrådfylling
Sammenlignet med lasersveising med dyp penetrering, har lasertrådfyllingssveising to fordeler ved sveising av bilkarosseri: For det første kan det forbedre toleransen for monteringsgapet mellom bilkarosseridelene som skal sveises, og løse problemet med lasersveising. krever for mye sporklaring;For det andre kan vevsfordelingen i sveiseområdet forbedres ved å bruke sveisetråder med forskjellig sammensetningsinnhold, og deretter kan sveiseytelsen reguleres.
I prosessen med produksjon av bilkarosserier brukes sveiseprosessen for lasertrådfylling hovedsakelig til sveising av aluminiumslegeringer og ståldeler av karosseriet.Spesielt i sveiseprosessen av aluminiumslegeringsdeler av bilkarosseri, er overflatespenningen til smeltet basseng liten, noe som er lett å føre til kollaps av smeltet basseng, og lasertrådfyllingssveiseprosessen kan bedre løse problemet med kollaps av smeltet basseng ved å smelte sveisetråden.
Laserloddeteknologi for karosseri
Prinsippet for laserloddeprosessen er som følger: laseren brukes som varmekilde, laserstrålen belyses til overflaten av sveisetråden etter fokusering, sveisetråden smeltes, den smeltede tråden faller og fylles mellom deler som skal sveises, og metallurgiske effekter som smelting og diffusjon oppstår mellom tilsatsmetallet og arbeidsstykket, slik at arbeidsstykket henger sammen.I motsetning til sveiseprosessen med lasertrådfylling, smelter laserloddeprosessen bare tråden og smelter ikke arbeidsstykket som skal sveises.Laserlodding har god sveisestabilitet, men strekkfastheten til sveisen er lav.FIG.3 viser anvendelsen av laserloddeprosessen ved sveising av bagasjelokk til biler.
FIG.3 Bruk av laserlodding i biler: (a) lasersveising av bakre panser;(b) Skjematisk diagram av laserlodding
I prosessen med sveising av bilkarosseri er laserloddeprosessen hovedsakelig sveising av kroppsdelene med lave krav til leddstyrke, for eksempel sveising mellom toppdekselet og sideveggen på karosseriet, sveisingen mellom øvre og nedre deler av stammen deksel, etc., Volkswagen, Audi og andre avanserte modeller av toppdekselet bruker laserloddeprosess.
De viktigste defektene ved laserloddsveisesømmen på bilkarosseri inkluderer kantbiting, porøsitet, sveisedeformasjon, etc. Defektene kan åpenbart undertrykkes ved å justere prosessparametere og bruke multifokus laserloddeprosess.
Laserbue kompositt sveiseteknologi for bilkarosseri
Prinsippet for laser-bue kompositt sveiseprosess er som følger: ved å bruke to varmekilder av laser og lysbue for å virke på overflaten av arbeidsstykket som skal sveises samtidig, smeltes og størkner arbeidsstykket for å danne en sveis.Figur 4 viser skjematisk diagram av laserbue-kompositt sveiseprosess.
FIG.4 Skjematisk diagram av laser-bue kompositt sveiseprosess
Laser-buesveising har fordelene med både lasersveising og buesveising: for det første, under påvirkning av doble varmekilder, forbedres sveisehastigheten, varmetilførselen er liten, sveisedeformasjonen er liten og egenskapene til lasersveising opprettholdes;For det andre har den bedre brodannende evne og større toleranse for monteringsgap;For det tredje er størkningshastigheten til det smeltede bassenget langsom, noe som bidrar til å eliminere sveisedefekter som porer og sprekker, og forbedre strukturen og ytelsen til den varmepåvirkede sonen.For det fjerde, på grunn av effekten av lysbuen, kan den sveise materialer med høy reflektivitet og høy varmeledningsevne, og utvalget av bruksmaterialer er bredere.
I prosessen med bilkarosseriproduksjon er laserbue-kompositt sveiseprosessen hovedsakelig å sveise aluminiumslegeringskomponenter av karosseriet og aluminium-stål ulikt metall, og sveising utføres for deler med store monteringshull, for eksempel sveising av deler av bildøren, fordi monteringsgapet bidrar til broytelsen til laserbuesveising.I tillegg brukes laser-MIG lysbue-kompositt-sveiseteknologi også på sidetoppstrålen til Audi-karosseriet.
I prosessen med sveising av bilkarosseri har laserbue-komposittsveising fordelen av større gaptoleranse enn enkeltlasersveising, men den relative plasseringen av laser og lysbue, lasersveiseparametere, bueparametere og andre faktorer bør vurderes grundig.Varme- og masseoverføringsadferden ved laserbuesveising er kompleks, spesielt mekanismen for energiregulering og IMC-tykkelse og strukturregulering ved sveising av ulikt materiale er fortsatt uklar, og ytterligere forskning er nødvendig.
Andre lasersveiseprosesser for bilkarosseri
Laser dyp penetrasjonssveising, lasertrådfyllingssveising, laserlodding og laserbuekomposittsveising og andre sveiseprosesser har vært mer moden teori og omfattende praktiske anvendelser.Med forbedringen av bilindustriens krav til effektiviteten av kroppssveising og økningen i etterspørselen etter forskjellige materialer har sveising i lettvekts bilproduksjon, laserpunktsveising, lasersvingsveising, multilaserstrålesveising og laserflysveising blitt viet oppmerksomhet til.
Laserpunktsveiseprosess
Laserpunktsveising er en avansert lasersveiseteknologi, som har fordelene med høy sveisehastighet og høy sveisepresisjon.Det grunnleggende prinsippet for laserpunktsveising er å fokusere laserstrålen til et bestemt punkt på delen som skal sveises, slik at metallet på punktet øyeblikkelig smeltes, ved å justere lasertettheten for å oppnå varmeledningssveising eller dypsveisingseffekt , når laserstrålen slutter å virke, flyter det flytende metallet tilbake, størknet for å danne en skjøt.
Det er to hovedformer for laserpunktsveising: pulserende laserpunktsveising og kontinuerlig laserpunktsveising.Pulserende laserpunktsveising laserstråles toppenergi er høy, men handlingstiden er kort, vanligvis brukt til sveising av magnesiumlegering, aluminiumslegering og andre lettmetaller.Den gjennomsnittlige kraften til laserstrålen ved kontinuerlig laserpunktsveising er høy, laserhandlingstiden er lang, og den er mye brukt i stålsveising.
Når det gjelder sveising av bilkarosserier, sammenlignet med motstandspunktsveising, har laserpunktsveising fordelene ved ikke-kontakt, punktsveisebane kan utformes uavhengig, etc., som kan oppfylle kravene til høykvalitetssveising under forskjellige rundeavstander av karosserimaterialer til biler.
Laser swing sveiseprosess
Lasersvingsveising er en ny lasersveiseteknologi foreslått de siste årene, som har vært mye bekymret.Prinsippet for denne teknologien er: ved å integrere en galvanometergruppe på lasersveisehodet, er laserstrålen raskt, ryddig og i et lite område, for å oppnå effekten av at laserstrålen beveger seg fremover mens den røres.
De viktigste svingbanene i lasersvingsveiseprosessen inkluderer tverrsving, langssving, sirkulær sving og uendelig sving.Lasersvingsveiseprosessen har betydelige fordeler ved sveising av bilkarosseri.Under påvirkning av laserstrålesvingen endres strømningstilstanden til det smeltede bassenget betydelig.Derfor kan prosessen ikke bare eliminere den usammensmeltede defekten, oppnå kornforfining og undertrykke porøsiteten i sveisingen av det samme karosserimaterialet.I tillegg kan det også forbedre problemene som utilstrekkelig blanding av forskjellige materialer og dårlige mekaniske egenskaper til sveiser ved sveising av heterogene materialer i bilkarosseri.
Multi-laserstråle sveiseprosess
For tiden kan den optiske fiberlaseren deles inn i flere laserstråler ved hjelp av en splittermodul installert i sveisehodet.Multi-laserstrålesveising tilsvarer å bruke flere varmekilder i sveiseprosessen, ved å justere energifordelingen til strålen, kan forskjellige stråler oppnå forskjellige funksjoner, for eksempel: strålen med høyere energitetthet er hovedstrålen, ansvarlig for dyp penetrasjonssveising;Den lavere energitettheten til strålen kan rense og forvarme overflaten av materialet, og øke absorpsjonen av laserstråleenergi av materialet.
Galvanisert høyfast stålmateriale er mye brukt i bilkarosseri.Multi-laserstråle sveiseteknologi kan forbedre fordampningsoppførselen til sinkdamp og den dynamiske oppførselen til smeltet basseng i sveiseprosessen av galvanisert stålplate, forbedre sputterproblemet og forbedre sveisens strekkfasthet.
Laser fly sveiseprosess
Laserflysveiseteknologien er en ny lasersveiseteknologi, som har høy sveiseeffektivitet og kan designes uavhengig.Det grunnleggende prinsippet for laserflysveising er at når laserstrålen faller inn på X- og Y-speilene til skannespeilet, kontrolleres speilets vinkel ved uavhengig programmering for å oppnå avbøyning av laserstrålen i enhver vinkel.
Den tradisjonelle lasersveisingen av bilkarosseri er hovedsakelig avhengig av den synkrone bevegelsen av lasersveisehodet drevet av sveiserobot for å oppnå sveiseeffekt.Imidlertid er sveiseeffektiviteten til bilkarosseri sterkt begrenset av den gjentatte frem- og tilbakegående bevegelsen til sveiseroboten på grunn av det store antallet sveiser og lange sveiselengder.Derimot trenger laserflysveising bare å justere vinkelen på speilet for å oppnå sveising innenfor et visst område.Derfor kan laserflysveiseteknologi forbedre sveiseeffektiviteten betydelig og har brede bruksmuligheter.
Sammendrag og prospekt
Med utviklingen av bilindustrien vil fremtidens kroppssveiseteknologi fortsette å utvikle seg i to aspekter: sveiseprosess og intelligent teknologi.
Bilkarosseri, spesielt nytt energikjøretøy, utvikler seg i retning av lettvekt.Lette legeringer, komposittmaterialer og forskjellige materialer vil bli mer utbredt i bilkarosseri, konvensjonell lasersveiseprosess er vanskelig å oppfylle sine sveisekrav, så høykvalitets og effektiv sveiseprosess vil bli den fremtidige utviklingstrenden.
De siste årene har fremvoksende lasersveiseprosesser, som lasersvingsveising, multilaserstrålesveising, laserflysveising, etc., vært foreløpig teoretisk forskning og prosessutforskning når det gjelder sveisekvalitet og sveiseeffektivitet.I fremtiden er det nødvendig å tett kombinere den nye lasersveiseprosessen med lette materialer og ulikt materiale sveisescener av bilkarosseri, utføre dyptgående forskning på utformingen av laserstrålesvingebanen, handlingsmekanismen til multi-laserstråleenergi og forbedring av flysveiseeffektivitet, og utforsk en moden lett sveiseprosess for bilkarosseri.
Lasersveiseteknologien til bilkarosseri er dypt integrert med intelligent teknologi.Sanntidsoppfatningen av lasersveisetilstanden til bilkarosseri og tilbakemeldingskontrollen av prosessparametere spiller en avgjørende rolle for sveisekvaliteten.Den nåværende intelligente lasersveiseteknologien brukes mest for planlegging av bane før sveising og sporing og kvalitetsinspeksjon etter sveising.Hjemme og i utlandet er forskningen på sveisedefektdeteksjon og parameteradaptiv kontroll fortsatt i det innledende stadiet, og lasersveiseprosessen parameter adaptiv kontrollteknologi har ikke blitt brukt i bilkarosseriproduksjonen.
Derfor, med tanke på bruksegenskapene til lasersveiseteknologi i prosessen med sveising av bilkarosseri, bør et intelligent sensorsystem for lasersveising med avanserte multisensorer som kjernen og et høyhastighets og høypresisjonssveiserobotkontrollsystem være utviklet i fremtiden for å sikre sanntid og nøyaktighet av alle aspekter av intelligent lasersveiseteknologi.Åpne lenken til "planlegging av bane før sveising – parameter adaptiv kontroll av sveisekvalitet online deteksjon etter sveising" for å sikre høy kvalitet og effektiv behandling.
Innleggstid: 16. oktober 2023