Ефикасна примена технологије ласерског заваривања у производњи аутомобила
Технологија ласерског заваривања има карактеристике високе ефикасности и добре флексибилности процеса заваривања, у процесу производње аутомобила, може се користити за заваривање каросерије аутомобила и заваривање различитих врста аутомобилских делова, смањује укупну тежину каросерије аутомобила, побољшати прецизност монтаже каросерије, задовољити потражњу за лакоћом производње аутомобила и побољшањем сигурносних перформанси, а истовремено може смањити трошкове производње аутомобила у трошковима монтаже и штанцања, и побољшати степен интеграције шасија. Стога, како активно и ефикасно применити технологију ласерског заваривања постало је актуелно питање које предузећа за производњу аутомобила треба да размотре, у наставку ће бити посебна дискусија о примени технологије ласерског заваривања.
1. Преглед технологије ласерског заваривања
1.1 Принцип технологије ласерског заваривања
Ласерско заваривање, његова суштина припада технологији заваривања топљењем, са ласерским снопом као главним извором енергије, кроз одређени удар, завршава заваривање завара. Ласерски сноп треба да се генерише преко оптичког осцилатора да би се постигао ласерски сноп велике снаге на површини метала, који може брзо да испари метал, када растопљена метална течност обавија рупе за испаравање, може бити у реакцији напрезања и методама грејања и хлађења , формирање завара и на крају завршити заваривање метала. Треба напоменути да ласерски зрак има различите густине при различитим снагама, дубина завара такође утиче на дубину завара, како се густина ласерског зрака повећава, повећава се дубина фузије, завар је дубљи. Напротив, смањиће степен дубине фузије, дубина фузије је плића.
1.2 Предности и мане технологије ласерског заваривања
Предност технологије ласерског заваривања је што игра важну улогу у тренутној производњи аутомобила. Углавном у следећим аспектима: стварно заваривање је подложно малом опсегу топлотног утицаја, а количина деформације је такође мања. Квалитет и прецизност заваривања су већи, могу гарантовати естетски степен под претпоставком осигурања квалитета. Специфична операција заваривања је флексибилнија, висока ефикасност, може задовољити потребе предузећа. Грађевинска бука је мала и има добар ефекат уштеде енергије. Применљиво на заваривање материјала са крхком текстуром, високом чврстоћом и високом тачком топљења.
Међутим, технологија ласерског заваривања има и одређене недостатке, а то су: високи захтеви за позицију заваривања и потреба да се обрати пажња на опсег захтева за заваривање. Није погодан за материјале велике дебљине. Када материјал за заваривање има високу топлотну проводљивост, то ће утицати на ефекат заваривања. Ефикасност конверзије енергије је ниска, док је време очвршћавања канала заваривања брже, у одређеној мери ограничавајући ефекат заваривања.
2. Практична примена технологије ласерског заваривања
2.1 Ласерско самотопљиво заваривање
У технологији ласерског заваривања, ласерско самотопљиво заваривање се односи на два или више делова заваривања, у процесу топљења и хлађења након кохезије у целину, заврши ефективно заваривање. У ласерском самотопљивом заваривању није потребно додавати флукс, може се завршити заваривање, што може уштедети трошкове заваривања. Специфичан рад, под дејством ласерског зрака, тако да температура површине завареног дела тачке кључања у кратком временском периоду, испаравање метала ствара рупу, као што је приказано на слици 1, у повратном притиску од метална пара и површински напон течног метала, гравитација да се постигне стање равнотеже, рупа се више не продубљује, у дубини стабилне рупе након затварања завршетка ласерског дубоког заваривања. Тренутно је у аутомобилској производњи опсежнија примена ласерског самотопљивог заваривања, која се често користи у телу заваривања, групном заваривању и деловима заваривања. Тренутно, производи марке Волксваген Маитенг, Тоугуан и Спринт, на страни заваривања методом фузионог заваривања. У неким моделима логотипа и Цитроена, заваривање врата се такође користи у ласерском заваривању самофузије. Поред тога, према врсти класификације заварених шавова, генерално постоји низ типова као што су једноструки линеарни заварени шав, плурални и нелинеарни шав за заваривање, итд. Због једноставности процеса производње једног завареног шава, он сада се широко користи.
Фолксваген у Немачкој 1985. године, најраније ласерско заваривање за заваривање шасије модела Ауди, Тојота у Јапану 1986. године, коришћење методе ласерског заваривања са доданом жицом за заваривање бочних оквира каросерије. Велика примена технологије ласерског заваривања у Северној Америци 1993. године, када су Сједињене Државе у циљу побољшања конкурентности аутомобила Сједињених Држава са јапанским аутомобилом и изнеле пројекат од 2 мм. До сада су скоро сви водећи светски произвођачи аутомобила усвојили велики број технологија ласерског заваривања, укључујући аутомобилске структурне делове, укључујући бочни оквир каросерије, панеле врата, прозорске оквире ветробрана, панеле поклопца точкова, подне панеле, међустубове и тако даље. .
Сједињене Америчке Државе су и најранији ласери велике снаге уведени у аутомобилску индустрију, у центру аутомобилске индустрије Сједињених Држава у области Детроита постоји на десетине станица за ласерску обраду, које се користе за аутомобилске металне делове за сечење и заваривање зупчаника, тако да Рестилинг аутомобила са 5 година скраћен на 2 године. Генерал Моторс је користио више од двадесет производних линија за ласерску обраду, америчка Форд Мотор Цомпани је користила Нд:ИАГ ласер у комбинацији са индустријским роботима за заваривање каросерије лимузине, што је значајно смањило трошкове производње, 2000. године три главне америчке аутомобилске компаније имале су 50 одсто производна линија отпорног тачкастог заваривања замењена је производном линијом за ласерско заваривање.
У Јапану је успешна примена ласерског заваривања у производној линији за светску пажњу, као што је у производњи каросерије аутомобила у имплементацији ласерског заваривања танких челичних плоча, штанцање калупа по новим методама, а сада већина светских произвођача аутомобила до пратити узор. Многе познате аутомобилске компаније у свету изградиле су специјалне производне линије за ласерско заваривање: производну линију за заваривање подова аутомобила Тхиссен Стеел, производну линију за ласерску обраду зупчаника Волксваген, 18 погона Мерцедес-Бенз фабрике аутомобила у 8 фабрика инсталирали су опрему за ласерску обраду.
2.2 Ласерско заваривање пунилом
У технологији ласерског заваривања, принцип ласерског угаоног заваривања је додавање специфичног материјала за заваривање у заварени шав и формирање завареног споја топљењем испуњеног материјала за заваривање ласерским снопом. Ласерско кутно заваривање има очигледне предности у односу на традиционалне методе заваривања без угао, како у смислу проширења опсега ласерског заваривања, тако и у смислу могућности заваривања дебелих плоча на нижем нивоу снаге и са већим ефектом заваривања. Треба напоменути да, у примени ласерског заваривања жице за пуњење, не само за топљење жице, већ и за топљење основног материјала, тако да се стварају мале рупе у основном материјалу тако да жица и основни материјал за потпуна фузија, да би се створио нови мешовити базен. Мешани растопљени базен и жица, основни материјал има јасну разлику, може побољшати сам основни материјал, постоје неки недостаци у перформансама, у употреби разумног састава жице као материјала за пуњење, како би се осигурало да завар има висок степен хабања отпорност и отпорност на корозију.
2.3 Ласерско лучно композитно заваривање
Код ласерског заваривања, принцип композитног заваривања ласерског лука је комбиновање ласерског извора топлоте и лука у растопљеном базену заједно, а затим реализација заваривања. Принцип заваривања је приказан на слици 2, а начин заваривања карактерише мала деформација, велика брзина и велика прилагодљивост.
У серијској производњи аутомобила немачке компаније Ауди, ласерско лучно композитно заваривање примењује се на најкритичније заваривање каросерије целог алуминијума. Каросерија аутомобила је друга генерација луксузне серије Ауди А8, која је дизајнирана за сигурност од удара и отпорност на увијање и деформације. Ласерски лучни композитни завар испуњава све захтеве и показује јаку жилавост, високу чврстоћу и велику дубину фузије. Да би се испунила висока очекивања купаца за овај аутомобил, сваки детаљ мора бити усавршен како би се осигурао квалитет израде аутомобила. Уски заварени шавови ласерског хибридног заваривања могу се користити за радне комаде са високим захтевима за изглед, тада углови на врху оквира каросерије не морају бити испуњени пластичним тракама. У области производње лаких возила морају бити испуњени сви горе наведени захтеви, као и неки посебни услови, а процес производње потпуно алуминијумске каросерије је још строжи у погледу ових захтева.
2.4 Ласерско даљинско заваривање
У технологији ласерског заваривања, ласерско даљинско заваривање се може обрадити на великим удаљеностима уз помоћ вибрационог сочива за скенирање велике брзине за заваривање делова ласерским зракама различите снаге. Због својих јединствених техничких предности, тренутно се користи у великом броју Мерцедес-Бенз панорамских кровова и Фолксваген-а, Аудијевог бочног заваривања. У тренутној примени ласерског даљинског заваривања у производњи аутомобила, има следеће предности:
(1) има снажну тачност позиционирања, може да реализује брзо заваривање, да задовољи производне потребе аутомобилских предузећа.
(2) Може се комбиновати са различитим структурним снагама за заваривање, како би се оствариле потребе различитих облика завара.
Ласерско даљинско заваривање има високе захтеве у погледу материјала и опреме. Када је дебљина делова велика, немогуће је смањити дубину завара, а отпорност на смицање на завару је мала.
2.5 Ласерско лемљење
У технологији ласерског заваривања, технологија ласерског лемљења има предности прелепог облика и снажног заптивања и високе чврстоће завареног шава. Специфичан принцип је фокусирање ласерског снопа на површину жице за заваривање, након топљења жице за заваривање да се попуне заварени делови, до слоја лемљења да се заврши заваривање. Иако је овај метод сличан фузионом заваривању, основни материјал се у пракси не топи. Због тога, тачка топљења материјала за лемљење треба да буде нижа од оне основног материјала, а ефикасно лемљење се остварује течним материјалом за лемљење. Принцип је приказан на слици 3.
Ласерско лемљење се тренутно користи за заваривање поклопаца пртљажника у Волксваген, Хаима, Цхери и Ауди, а такође се с времена на време користи за спајање кровних и бочних панела у Цадиллац, Порсцхе, Форд и Волксваген. Када користите ову технологију, важно је напоменути да на процес заваривања може утицати много фактора, посебно параметри процеса. На пример, брзина заваривања, снага ласера и пречник тачке треба да се подесе и дизајнирају у вези са стварним заваривањем како би се обезбедила ефикасност ласерског лемљења.
Опрема за ласерско лемљење обично захтева сочиво за обраду лемљења интегрисано у руку робота. Ласерски зрак се фокусира на спојеве плоча, топи жицу за заваривање (нпр. бакар-силицијумску жицу) и тако спаја делове заједно. Успех овог процеса је у томе што се постиже чврстоћа споја блиска оној у завареном шаву и даје естетски угодан заварени шав. Завари произведени ласерским лемљењем познати су по својим високим заптивним својствима, глаткоћи и чистоћи. Као резултат тога, лемљени производ захтева мало прераде. На пример, каросерија се може фарбати непосредно након чишћења.
Корисност Ласерлине диодних ласера у области ласерског лемљења је веома цењена широм света. Више од 800 ЛДФ диодних ласера је у успешној дуготрајној употреби у апликацијама за монтажу каросерије аутомобила широм света. Висококвалитетно ласерско лемљење не карактерише само висока чврстоћа завара и мали топлотни утицај, већ и високи захтеви за естетику завареног споја. Главна предност полупроводничког ласера у процесу обраде је та што производи стабилан растопљени базен. Поред тога, модул са три тачке који је развио Ласерлине нуди додатне предности у примени лемљења: чак и када се заварују врући поцинковани челични лимови који се тешко лемљују, ова технологија омогућава висококвалитетне заварене спојеве без угрожавања брзине заваривања.
Ласерско лемљење је дуго био главни процес у производњи каросерија аутомобила. Међутим, све већа употреба поцинкованог челика у каросерији аутомобила довела је до бројних проблема: повећаног прскања честица током лемљења и таласања на спојевима жице, што се мора избећи смањењем брзине обраде. Ласерлине је развио револуционарно решење за овај проблем: коришћењем модула са више тачака, са бочним тачкама испред главне тачке, поцинковани слој се прво може уклонити око вара, што омогућава уклањање поцинкованог слоја са завар. Ово омогућава прво уклањање поцинкованог слоја око завареног шава, чиме се обезбеђује несметан процес лемљења без смањења брзине лемљења. Овај процес је добро прихваћен у индустрији.
Конвенционално ласерско лемљење диода за цинковање користи технологију на једном месту. Ласерски извор је интегрисан у робота за лемљење. Због стабилизације растопљеног базена произведеног диодним ласером могуће је ласерско облагање сребрних или месинганих подлога. Заварени спојеви су естетски угодни и високог квалитета. Радна стабилност ЛДФ диодних ласера је доказана у серијској производњи поређењем ИАГ ласера од 4 кВ са диодним ласером од 6 кВ за лемљење Волксваген Тоурана у Волфсбургу, Немачка.
3. Закључак
За индустрију производње аутомобила, различите технологије ласерског заваривања имају различиту употребну вредност. Различити делови аутомобила да би изабрали разумну методу заваривања, доприносе побољшању укупног квалитета производње аутомобила, а у цени заваривања, ефикасности заваривања како би се задовољиле потребе аутомобилских предузећа. Из тог разлога, у овом раду се анализирају принципи и предности и недостаци технологије ласерског заваривања, истражује се ефекат примене ласерског самотопљивог заваривања, заваривања ласерским пуњењем жице, ласерског лучног композитног заваривања, ласерског даљинског заваривања и ласерског лемљења у производњи аутомобила, пружа искуство у заваривању за производњу аутомобила, побољшава ниво заваривања у аутомобилским предузећима и промовише здрав и одржив развој индустрије производње аутомобила. Преведено са ввв.ДеепЛ.цом/Транслатор (бесплатна верзија)
