Efikasna primjena tehnologije laserskog zavarivanja u proizvodnji automobila
Tehnologija laserskog zavarivanja ima karakteristike visoke efikasnosti i dobre fleksibilnosti procesa zavarivanja, u procesu proizvodnje automobila može se koristiti za zavarivanje karoserije automobila i zavarivanje raznih vrsta automobilskih delova, smanjuje ukupnu težinu karoserije automobila, poboljšati preciznost montaže karoserije, zadovoljiti potražnju za lakoćom proizvodnje automobila i poboljšati sigurnosne performanse, a istovremeno može smanjiti troškove proizvodnje automobila u troškovima montaže i štancanja, te poboljšati stupanj integracije karoserija automobila. Stoga, kako aktivno i učinkovito primijeniti tehnologiju laserskog zavarivanja, postala je trenutna pitanja koja poduzeća za proizvodnju automobila moraju razmotriti, u nastavku će biti posebna rasprava o primjeni tehnologije laserskog zavarivanja.
1. Pregled tehnologije laserskog zavarivanja
1.1 Princip tehnologije laserskog zavarivanja
Lasersko zavarivanje, njegova suština pripada tehnologiji zavarivanja topljenjem, sa laserskim snopom kao glavnim izvorom energije, kroz određeni udar, završavaju zavarivanje zavara. Laserski snop treba generirati kroz optički oscilator kako bi se postigao, laserski snop velike snage na površini metala, može brzo ispariti metal, kada rastopljeni metal tečnost obavija rupe za isparavanje, može biti u reakciji naprezanja i metodama grijanja i hlađenja , formiranje vara i na kraju završiti zavarivanje metala. Treba napomenuti da laserski snop ima različite gustine pri različitim snagama, dubina zavara takođe utiče na dubinu zavara, kako se gustina laserskog snopa povećava, povećava se dubina fuzije, zavar je dublji. Naprotiv, smanjiće se stepen dubine fuzije, dubina fuzije je plića.
1.2 Prednosti i nedostaci tehnologije laserskog zavarivanja
Prednost tehnologije laserskog zavarivanja je što igra važnu ulogu u trenutnoj proizvodnji automobila. Uglavnom u sledećim aspektima: stvarno zavarivanje je podložno malom opsegu toplotnog uticaja, a količina deformacije je takođe manja. Kvalitet i preciznost zavarivanja su veći, mogu garantovati estetski stepen pod pretpostavkom osiguranja kvaliteta. Specifična operacija zavarivanja je fleksibilnija, visoka efikasnost, može zadovoljiti potrebe poduzeća. Građevinska buka je mala i ima dobar efekat uštede energije. Primjenjivo na zavarivanje lomljivih tekstura, visoke čvrstoće i visoke točke topljenja.
Međutim, tehnologija laserskog zavarivanja ima i određene nedostatke, a to su: visoki zahtjevi za poziciju zavarivanja i potreba da se obrati pažnja na raspon zahtjeva za zavarivanje. Nije pogodan za materijale velike debljine. Kada materijal za zavarivanje ima visoku toplotnu provodljivost, to će uticati na efekat zavarivanja. Efikasnost konverzije energije je niska, dok je vrijeme očvršćavanja kanala zavarivanja brže, u određenoj mjeri, ograničavajući učinak zavarivanja.
2. Praktična primjena tehnologije laserskog zavarivanja
2.1 Lasersko samotopljivo zavarivanje
U tehnologiji laserskog zavarivanja, lasersko samotopljivo zavarivanje se odnosi na dva ili više dijelova zavarivanja, u procesu topljenja i hlađenja nakon kohezije u cjelinu, dovršava efektivno zavarivanje. Kod laserskog zavarivanja samotaljenja nije potrebno dodavati fluks može se završiti zavarivanje, može uštedjeti troškove zavarivanja. Specifičan rad, pod dejstvom laserskog snopa, tako da temperatura površine zavarenog dela tačke ključanja u kratkom vremenskom periodu, isparavanje metala stvara rupu, kao što je prikazano na slici 1, u povratnom pritisku od metalne pare i površinske napetosti tekućeg metala, gravitacija da se postigne stanje ravnoteže, rupa se više ne produbljuje, u dubini stabilne rupe nakon zatvaranja završetka laserskog dubokog zavarivanja. Trenutno je u automobilskoj proizvodnji opsežnija primjena laserskog samotopljivog zavarivanja, često se koristi u tijelu zavarivanja, grupnom zavarivanju i dijelovima zavarivanja. Trenutno, proizvodi marke Volkswagen Maiteng, Touguan i Sprint, na strani zavarivanja metodom zavarivanja fuzijom. Kod nekih modela logotipa i Citroena, zavarivanje vrata se koristi i kod laserskog zavarivanja. Osim toga, prema vrsti klasifikacije zavarenih šavova, općenito postoji niz tipova kao što su jednostruki linearni zavareni šav, pluralni i nelinearni zavareni šav, itd. Zbog jednostavnosti procesa proizvodnje jednostrukog zavarenog šava, sada se široko koristi.
Volkswagen u Njemačkoj 1985. godine, najranije lasersko zavarivanje za zavarivanje šasije Audi modela, Toyota u Japanu 1986. godine, korištenje metode laserskog zavarivanja dodatne žice za zavarivanje bočnih okvira karoserije. Velika primjena tehnologije laserskog zavarivanja u Sjevernoj Americi 1993. godine, kada su Sjedinjene Države kako bi poboljšale konkurentnost američkog automobila s japanskim automobilom i iznijele projekt od 2 mm. Do sada su gotovo svi vodeći svjetski proizvođači automobila usvojili veliki broj tehnologija laserskog zavarivanja, uključujući automobilske strukturne dijelove, uključujući bočni okvir karoserije, panele vrata, prozorske okvire vjetrobrana, poklopce kotača, podne ploče, međustubove i tako dalje. .
Sjedinjene Američke Države su ujedno i najraniji laseri velike snage uvedeni u automobilsku industriju, u centru automobilske industrije Sjedinjenih Američkih Država u oblasti Detroita nalazi se na desetine stanica za lasersku obradu, koje se koriste za automobilske metalne dijelove za rezanje i zavarivanje zupčanika, tako da Restyling automobila sa 5 godina skraćen na 2 godine. General Motors je koristio više od dvadeset proizvodnih linija za lasersku obradu, američka kompanija Ford Motor Company koristila je Nd:YAG laser u kombinaciji s industrijskim robotima za zavarivanje karoserije limuzine, uvelike smanjujući troškove proizvodnje, 2000. godine tri glavne američke automobilske kompanije imale su 50 posto proizvodna linija otpornog točkastog zavarivanja zamijenjena je proizvodnom linijom za lasersko zavarivanje.
U Japanu je uspješna primjena laserskog zavarivanja u proizvodnoj liniji za privlačenje svjetske pažnje, kao što je u proizvodnji karoserije automobila u implementaciji laserskog zavarivanja tankih čeličnih limova, žigosanje po novim metodama, a sada većina svjetskih proizvođača automobila do slijediti primjer. Mnoge poznate automobilske kompanije u svijetu izgradile su posebne proizvodne linije za lasersko zavarivanje: Thyssen Steel-ovu proizvodnu liniju za zavarivanje podova automobila, Volkswagenovu proizvodnu liniju za lasersku obradu zupčanika, 18 pogona Mercedes-Benz tvornice automobila u 8 pogona instalirali su opremu za lasersku obradu.
2.2 Lasersko zavarivanje punilom
U tehnologiji laserskog zavarivanja, princip laserskog ugaonog zavarivanja je dodavanje specifičnog materijala za zavarivanje u zavareni šav i formiranje zavarenog spoja topljenjem ispunjenog materijala za zavarivanje laserskim snopom. Lasersko kutno zavarivanje ima očigledne prednosti u odnosu na tradicionalne metode zavarivanja bez kuta, kako u smislu proširenja opsega laserskog zavarivanja, tako i u smislu mogućnosti zavarivanja debelih ploča na nižoj snazi i sa većim efektom zavarivanja. Treba napomenuti da se, u primjeni laserskog zavarivanja žice za punjenje, ne samo otopi žica, već i topi osnovni materijal, tako da se stvaraju male rupe u osnovnom materijalu kako bi žica i osnovni materijal za potpuna fuzija, za stvaranje novog mješovitog bazena taline. Mješoviti rastopljeni bazen i žica, osnovni materijal ima jasnu razliku, može poboljšati sam osnovni materijal, postoje neki nedostaci u performansama, u korištenju razumnog sastava žice kao materijala za punjenje, kako bi se osiguralo da zavar ima visok stupanj habanja otpornost i otpornost na koroziju.
2.3 Lasersko lučno kompozitno zavarivanje
Kod laserskog zavarivanja, princip kompozitnog zavarivanja laserskog luka je da se spoji laserski izvor topline i luk, u rastopljenom bazenu zajedno, a zatim se zavarivanje realizuje. Princip zavarivanja je prikazan na slici 2, a način zavarivanja karakteriše mala deformacija, velika brzina i velika prilagodljivost.
U serijskoj proizvodnji automobila njemačke kompanije Audi, lasersko lučno kompozitno zavarivanje primjenjuje se na najkritičnije zavarivanje karoserije potpunog aluminija. Karoserija automobila je druga generacija luksuzne serije Audi A8, koja je dizajnirana za sigurnost od udara i otpornost na uvijanje i deformacije. Laserski lučni kompozitni zavar ispunjava sve zahtjeve i pokazuje jaku žilavost, veliku čvrstoću i veliku dubinu fuzije. Kako bi se ispunila visoka očekivanja kupaca za ovaj automobil, svaki detalj mora biti usavršen kako bi se osigurala kvaliteta izrade automobila. Uski zavareni šavovi laserskog hibridnog zavarivanja mogu se koristiti za radne komade sa visokim zahtjevima za izgled, tada uglovi na vrhu okvira karoserije ne moraju biti ispunjeni plastičnim trakama. U oblasti proizvodnje lakih vozila moraju biti ispunjeni svi gore navedeni zahtjevi kao i neki posebni uvjeti, a proces izrade potpuno aluminijske karoserije je još stroži u pogledu ovih zahtjeva.
2.4 Lasersko daljinsko zavarivanje
U tehnologiji laserskog zavarivanja, lasersko daljinsko zavarivanje može se obraditi na velikim udaljenostima uz pomoć brzog skenirajućeg vibracijskog sočiva za zavarivanje dijelova laserskim zrakama različite snage. Zbog svojih jedinstvenih tehničkih prednosti, trenutno se koristi u velikom broju Mercedes-Benz panoramskih krovova i Volkswagen, Audijevih bočnih zavarivanja. U trenutnoj primjeni laserskog daljinskog zavarivanja u proizvodnji automobila, ima sljedeće prednosti:
(1) ima snažnu tačnost pozicioniranja, može realizovati brzo zavarivanje, kako bi zadovoljila potrebe proizvodnje automobilskih preduzeća.
(2) Može se kombinovati sa različitom strukturnom čvrstoćom za zavarivanje, kako bi se zadovoljile potrebe različitih oblika zavara.
Lasersko daljinsko zavarivanje ima visoke zahtjeve u pogledu materijala i opreme. Kada je debljina dijelova velika, nemoguće je smanjiti dubinu vara, a otpornost na smicanje na zavaru je niska.
2.5 Lasersko lemljenje
U tehnologiji laserskog zavarivanja, tehnologija laserskog lemljenja ima prednosti lijepog oblika i jakog brtvljenja, te visoke čvrstoće zavarenog šava. Specifičan princip je fokusiranje laserskog snopa na površinu žice za zavarivanje, nakon topljenja žice za zavarivanje kako bi se popunili zavareni dijelovi, na sloj lemljenja kako bi se završilo zavarivanje. Iako je ova metoda slična zavarivanju fuzijom, osnovni materijal se u praksi ne topi. Stoga, tačka topljenja materijala za lemljenje treba da bude niža od one osnovnog materijala, a efektivno lemljenje se ostvaruje tečnim materijalom za lemljenje. Princip je prikazan na slici 3.
Lasersko lemljenje se trenutno koristi za zavarivanje poklopaca prtljažnika u Volkswagen, Haima, Chery i Audi, a takođe se s vremena na vrijeme koristi za spajanje krovnih i bočnih panela u Cadillac, Porsche, Ford i Volkswagen. Prilikom korištenja ove tehnologije važno je napomenuti da na proces zavarivanja mogu utjecati mnogi faktori, posebno parametri procesa. Na primjer, brzinu zavarivanja, snagu lasera i prečnik tačke potrebno je prilagoditi i dizajnirati u vezi sa stvarnim zavarivanjem kako bi se osigurala efikasnost laserskog lemljenja.
Oprema za lasersko lemljenje obično zahtijeva sočivo za obradu lemljenja integrirano u ruku robota. Laserski snop se fokusira na spojeve ploča, topi žicu za zavarivanje (npr. bakar-silicijsku žicu) i tako spaja dijelove. Uspjeh ovog procesa je u tome što se postiže čvrstoća spoja bliska onoj u zavarenom spoju, te se postiže estetski ugodan zavareni šav. Zavareni spojevi proizvedeni laserskim lemljenjem poznati su po svojim visokim svojstvima zaptivanja, glatkoći i čistoći. Kao rezultat toga, lemljeni proizvod zahtijeva malo dorade. Na primjer, karoserija se može farbati neposredno nakon čišćenja.
Korisnost Laserline diodnih lasera u području laserskog lemljenja visoko je cijenjena širom svijeta. Više od 800 LDF diodnih lasera uspješno je dugotrajno korišteno u aplikacijama za montažu karoserije automobila širom svijeta. Visokokvalitetno lasersko lemljenje ne karakteriše samo visoka čvrstoća zavara i niski toplotni uticaj, već i visoki zahtevi za estetiku zavarenog spoja. Glavna prednost poluprovodničkog lasera u procesu obrade je da proizvodi stabilnu otopinu. Osim toga, modul za tri tačke koji je razvio Laserline nudi dodatne prednosti u primjenama lemljenja: čak i kada se zavaruju vrući pocinčani čelični limovi koji se teško lemljuju, ova tehnologija omogućava visokokvalitetne zavarene spojeve bez ugrožavanja brzine zavarivanja.
Lasersko lemljenje je dugo bio glavni proces u proizvodnji karoserija automobila. Međutim, sve veća upotreba pocinčanog čelika u karoseriji automobila dovela je do brojnih problema: povećanog prskanja čestica tokom lemljenja i mreškanja na spojevima žice, što se mora izbjeći smanjenjem brzine obrade. laserline je razvio revolucionarno rješenje za ovaj problem: korištenjem modula za više tačaka, sa bočnim točkama ispred glavne točke, pocinčani sloj se prvo može ukloniti oko vara, što omogućava uklanjanje pocinčanog sloja sa zavar. Ovo omogućava prvo uklanjanje pocinkovanog sloja oko zavarenog šava, čime se osigurava nesmetan proces lemljenja bez smanjenja brzine lemljenja. Ovaj proces je dobro prihvaćen u industriji.
Konvencionalno lasersko lemljenje dioda za pocinčavanje cinka koristi tehnologiju na jednom mjestu. Laserski izvor je integriran u robota za lemljenje. Zbog stabilizacije rastopljenog bazena proizvedenog diodnim laserom moguće je lasersko oblaganje srebrnih ili mesinganih podloga. Zavari su estetski ugodni i visokog kvaliteta. Radna stabilnost LDF diodnih lasera dokazana je u serijskoj proizvodnji poređenjem YAG lasera od 4 kW sa diodnim laserom od 6 kW za lemljenje Volkswagen Tourana u Wolfsburgu, Njemačka.
3. Zaključak
Za industriju proizvodnje automobila, različite tehnologije laserskog zavarivanja imaju različitu upotrebnu vrijednost. Različiti dijelovi automobila za odabir razumne metode zavarivanja, doprinose poboljšanju cjelokupnog kvaliteta proizvodnje automobila, a u cijeni zavarivanja, efikasnosti zavarivanja kako bi se zadovoljile potrebe automobilskih poduzeća. Iz tog razloga, ovaj rad analizira princip i prednosti i nedostatke tehnologije laserskog zavarivanja, istražuje učinak primjene laserskog samotopljivog zavarivanja, zavarivanja laserskim punjenjem žice, laserskog luka kompozitnog zavarivanja, laserskog daljinskog zavarivanja i laserskog lemljenja u proizvodnji automobila, pruža iskustvo u zavarivanju za proizvodnju automobila, poboljšava nivo zavarivanja u automobilskim preduzećima i promoviše zdrav i održiv razvoj industrije proizvodnje automobila. Prevedeno sa www.DeepL.com/Translator (besplatna verzija)
