Kā citu automašīnas detaļu nesējs, automašīnas virsbūves ražošanas tehnoloģija tieši nosaka automašīnas kopējo ražošanas kvalitāti. Automašīnas virsbūves ražošanas procesā metināšana ir svarīgs ražošanas process. Pašlaik automašīnu virsbūves metināšanā izmantotās metināšanas tehnoloģijas galvenokārt ietver pretestības punktmetināšanu, metināšanu ar izkausētu inertu gāzi ekranētu metodi (MIG metināšana) un loka metināšanu ar izkausētu aktīvo gāzi ekranētu metodi (MAG metināšana), kā arī lāzermetināšanu.
Kā uzlabota metināšanas tehnoloģija ar optiski mehānisku integrāciju, lāzera metināšanas tehnoloģijai ir tādas priekšrocības kā augsts enerģijas blīvums, ātrs metināšanas ātrums, zems metināšanas spriegums un deformācija, kā arī laba elastība salīdzinājumā ar tradicionālo auto virsbūves metināšanas tehnoloģiju.
Automašīnas virsbūves konstrukcija ir sarežģīta, un virsbūves daļas galvenokārt sastāv no plānsienu un izliektām detaļām. Automašīnas virsbūves metināšana saskaras ar metināšanas grūtībām, piemēram, variācijām virsbūves materiālos, dažādu virsbūves daļu biezumā, dažādām metināšanas trajektorijām un savienojumu formām. Turklāt automašīnu virsbūves metināšanai ir augstas prasības attiecībā uz metināšanas kvalitāti un metināšanas efektivitāti.
Pamatojoties uz piemērotiem metināšanas procesa parametriem, lāzermetināšana var nodrošināt galveno automašīnu virsbūves daļu augstu noguruma izturību un triecienizturību metināšanas laikā, tādējādi nodrošinot virsbūves metināšanas kvalitāti un kalpošanas laiku. Lāzermetināšanas tehnoloģija var pielāgoties automašīnu virsbūves daļu metināšanai ar dažādām savienojumu formām, dažādu biezumu un dažādu materiālu veidiem, apmierinot elastības prasības automašīnu virsbūvju ražošanā. Tāpēc lāzermetināšanas tehnoloģija ir svarīgs tehnisks līdzeklis, lai panāktu augstas kvalitātes autobūves nozares attīstību.
Automobiļu virsbūvju lāzermetināšanas process
Dziļās lāzera kausēšanas metināšanas procesa princips: Kad lāzera jaudas blīvums sasniedz noteiktu līmeni, materiāla virsma iztvaiko, tādējādi veidojot atslēgas caurumu. Kad metāla tvaika spiediens cauruma iekšpusē sasniedz dinamisko līdzsvaru ar apkārtējā šķidruma statisko spiedienu un virsmas spraigumu, lāzers var izstarot staru caur atslēgas caurumu līdz cauruma apakšai, un ar lāzera stara kustību veidojas nepārtraukta metinājuma šuve. Dziļās lāzera kausēšanas metināšanas procesā nav nepieciešams pievienot palīgfluksu vai pildvielu, lai sametinātu sagataves materiālu vienā šuvē.
Ar lāzera dziļās kausēšanas metināšanu iegūtā metinājuma šuve parasti ir gluda un taisna ar nelielu deformāciju, kas veicina virsbūves ražošanas precizitātes uzlabošanu. Metinājuma stiepes izturība ir augsta, kas nodrošina virsbūves metināšanas kvalitāti. Metināšanas ātrums ir liels, kas veicina metināšanas ražošanas efektivitātes uzlabošanu.
Auto virsbūves metināšanas procesā lāzera dziļās kausēšanas metināšanas procesa izmantošana var ievērojami samazināt detaļu, veidņu un metināšanas instrumentu skaitu, tādējādi samazinot virsbūves pašsvaru un ražošanas izmaksas. Tomēr lāzera dziļās kausēšanas metināšanas process ir mazāk tolerants attiecībā uz metināmo detaļu montāžas spraugu, un montāžas sprauga ir jākontrolē no 0,05 līdz 2 mm. Ja montāžas sprauga ir pārāk liela, radīsies metināšanas defekti, piemēram, porainība.
Pašreizējie pētījumi liecina, ka, metinot automašīnu virsbūvi no viena materiāla, optimizējot lāzera dziļās kausēšanas metināšanas procesa parametrus, ir iespējams iegūt metinājumu ar labu virsmas veidošanos, mazāk iekšējiem defektiem un lieliskām mehāniskām īpašībām. Metinājuma lieliskās mehāniskās īpašības var atbilst automašīnu virsbūvju metināto komponentu lietošanas prasībām. Tomēr automašīnu virsbūvju metināšanā alumīnija sakausējuma tērauds kā heterogēno metālu lāzera dziļās kausēšanas metināšanas procesa pārstāvis nav nobriedis, lai gan, pievienojot pārejas slāni, var panākt izcilu metinājuma veiktspēju, taču dažādu pārejas slāņa materiālu ietekme uz IMC slāņa ietekmes mehānismu un tā ietekmi uz metināšanas mehānisma mikrostruktūru nav skaidra, un nepieciešami padziļināti pētījumi.
Auto virsbūves lāzera stieples aizpildīšanas metināšanas process
Lāzera pildmetināšanas process ir balstīts uz šādu principu: metinātais savienojums tiek izveidots, iepriekš piepildot metinājumu ar noteiktu stiepli vai vienlaikus padodot stiepli lāzermetināšanas procesa laikā. Tas ir līdzvērtīgi aptuveni homogēna stieples materiāla daudzuma padevei metināšanas vannā lāzera dziļmetināšanas laikā. Zemāk redzamajā diagrammā ir parādīts lāzera pildmetināšanas process.
Salīdzinot ar lāzera dziļo kausēšanas metināšanu, lāzera pildvielas metināšanai ir divas priekšrocības automašīnu virsbūves metināšanā: pirmkārt, tā var ievērojami uzlabot montāžas spraugas toleranci starp metināmajām automašīnas virsbūves daļām un atrisināt problēmu ar lielo slīpuma spraugas prasību lāzera dziļajai kausēšanas metināšanai; otrkārt, tā var uzlabot audu sadalījumu metināšanas zonā, izmantojot stieples ar dažādu sastāvu, un pēc tam regulēt metināšanas veiktspēju.
Automašīnu virsbūvju ražošanas procesā lāzera pildvielas metināšanas procesu galvenokārt izmanto alumīnija sakausējuma un tērauda virsbūves daļu metināšanai. Īpaši automašīnu virsbūves alumīnija sakausējuma daļu metināšanas procesā izkausētā šuves virsmas spraigums ir mazs, kas var viegli izraisīt izkausētā šuves sabrukšanu, savukārt lāzera pildvielas metināšanas process var labāk atrisināt izkausētās šuves sabrukšanas problēmu, lāzera metināšanas procesā izkūstot stieplei.
Automobiļu virsbūves lāzera lodēšanas process
Lāzera lodēšanas process balstās uz šādu principu: izmantojot lāzeru kā siltuma avotu, lāzera stars tiek fokusēts un apstarots uz stieples virsmas, stieple kūst, izkususī stieple notek un piepilda metināmo sagatavi, un starp lodēšanas materiālu un sagatavi notiek metalurģiski efekti, piemēram, kušana un difūzija, tādējādi savienojot sagatavi. Atšķirībā no lāzera pildmetināšanas procesa, lāzera lodēšanas procesā tiek izkausēta tikai stieple, nevis metināmā sagatave. Lāzera lodēšanai ir laba metināšanas stabilitāte, bet iegūtās metinājuma šuves stiepes izturība ir zema. 3. attēlā parādīts lāzera lodēšanas procesa pielietojums automašīnu bagāžas nodalījuma pārsega metināšanā.
Auto virsbūves metināšanas procesā lāzerlodēšanas procesu galvenokārt izmanto, lai metinātu virsbūves daļas, kurām nav nepieciešama augsta savienojuma izturība, piemēram, augšējā vāka un sānu apmales metināšanai, bagāžas nodalījuma pārsega augšējās un apakšējās daļas metināšanai utt. VW, Audi un citu vidējas un augstas klases modeļu augšējiem vākiem tiek izmantots lāzerlodēšanas process.
Automobiļu virsbūvju lāzerlodēto savienojumu galvenie defekti ir malu graušana, porainība, metinājuma deformācija utt., un šos defektus var ievērojami samazināt, regulējot procesa parametrus un izmantojot daudzfokusu lāzerlodēšanas procesu.
Automobiļu virsbūves lāzerloka kompozītmateriālu metināšanas process
Lāzera loka kompozītmateriālu metināšanas procesa princips ir šāds: divi siltuma avoti, lāzers un loks, vienlaikus iedarbojas uz metināmā sagataves virsmu, un sagatave tiek izkausēta un sacietināta, veidojot metinājuma šuvi. Zemāk redzamajā diagrammā parādīts lāzera loka metināšanas process.
Lāzera loka kompozītmateriālu metināšana apvieno lāzera metināšanas un loka metināšanas priekšrocības: pirmkārt, divu siltuma avotu ietekmē var palielināt metināšanas ātrumu, samazināt siltuma ievadi, samazināt metinājuma deformāciju, saglabājot lāzera metināšanas īpašības; otrkārt, labāka savienojamība, lielāka montāžas spraugu tolerance; treškārt, kausējuma vannas sacietēšanas ātrums palēninās, kas veicina poru, plaisu un citu metināšanas defektu novēršanu, uzlabo termiski ietekmētās zonas organizāciju un veiktspēju; ceturtkārt, loka dēļ tā spēj metināt materiālus ar augstu atstarošanas spēju un augstu siltumvadītspēju, ar plašāku pielietojamo materiālu klāstu.
Automašīnu virsbūvju ražošanas procesā lāzerloka kompozītmateriālu metināšanas process galvenokārt tiek izmantots, lai metinātu virsbūves alumīnija sakausējuma komponentus un alumīnija sakausējuma-tērauda atšķirīgus metālus, lai izveidotu lielāku detaļu, piemēram, automašīnas durvju daļas, montāžas spraugu, jo šī montāžas sprauga veicina lāzerloka kompozītmateriālu metināšanas savienojošo elementu veiktspēju. Turklāt lāzerloka kompozītmateriālu metināšanas tehnoloģija tiek pielietota arī Audi virsbūves sānu jumta siju pozīcijai.
Auto virsbūves metināšanas procesā lāzera loka kompozītmateriālu metināšanai ir priekšrocība – liela spraugas tolerance salīdzinājumā ar viena lāzera metināšanu, tomēr lāzera loka kompozītmateriālu metināšanai ir nepieciešama visaptveroša lāzera un loka relatīvā novietojuma, lāzera metināšanas parametru, loka parametru un citu faktoru apsvēršana. Lāzera loka metināšanas procesa siltuma un masas pārneses uzvedība ir sarežģīta, jo īpaši heterogēnu materiālu metināšanas enerģijas regulēšana, un IMC biezuma un audu regulēšanas mehānisms joprojām nav skaidrs, un ir nepieciešama turpmāka pētījumu pastiprināšana.
Citi automobiļu virsbūves lāzermetināšanas procesi
Dziļās kausēšanas metināšanai ar lāzeru, lāzera pildvielu metināšanai, lāzera lodēšanai un lāzera loka kompozītmateriālu metināšanai, kā arī citiem metināšanas procesiem ir nobriedušāka teorija un plašs praktisko pielietojumu klāsts. Pieaugot autobūves nozares prasībām attiecībā uz virsbūves metināšanas efektivitāti un pieaugot pieprasījumam pēc dažādu materiālu metināšanas vieglo konstrukciju ražošanā, uzmanību ir piesaistījušas lāzera punktmetināšana, lāzera svārstību metināšana, daudzlāzera staru metināšana un lāzera lidojumu metināšana.
Lāzera punktmetināšanas process
Lāzera punktmetināšana ir uzlabota lāzermetināšanas tehnoloģija ar izcilām priekšrocībām, piemēram, lielu metināšanas ātrumu un augstu metināšanas precizitāti. Lāzera punktmetināšanas pamatprincips ir fokusēt lāzera staru uz metināmā detaļa punktu, lai metāls šajā punktā acumirklī izkustu, un, pielāgojot lāzera blīvumu, lai panāktu siltumvadītspējas metināšanas vai dziļās kušanas metināšanas efektu, kad lāzera stars pārstāj darboties, šķidrais metāls atgriežas, sacietē un veido savienojumu.
Ir divi galvenie lāzera punktmetināšanas veidi: impulsa lāzera punktmetināšana un nepārtraukta lāzera punktmetināšana. Impulsa lāzera punktmetināšanā lāzera staram ir augsta maksimālā enerģija, bet darbības laiks ir īss, un to parasti izmanto vieglo metālu, piemēram, magnija sakausējumu un alumīnija sakausējumu, metināšanai. Nepārtrauktā lāzera punktmetināšanā lāzera staram ir augsta vidējā jauda un ilgs lāzera darbības laiks, un to galvenokārt izmanto tērauda metināšanai.
Auto virsbūves metināšanā, salīdzinot ar pretestības punktmetināšanu, lāzera punktmetināšanai ir bezkontakta un pašprojektētas punktmetināšanas trajektorijas priekšrocības, kas var apmierināt augstas kvalitātes metināšanas pieprasījumu zem dažādām virsbūves materiālu atstarpēm.
Lāzera oscilācijas metināšanas process
Lāzera oscilācijas metināšana ir jauna lāzera metināšanas tehnoloģija, kas ir ierosināta pēdējos gados un ir guvusi plašu uzmanību. Šīs tehnoloģijas princips ir panākt ātru, sakārtotu un nelielu lāzera stara oscilāciju, integrējot lāzera metināšanas galviņā oscilējošu spoguli, tādējādi panākot stara maisīšanas efektu, virzoties uz priekšu lāzera metināšanas laikā.
Galvenās svārstību trajektorijas lāzera svārstību metināšanas procesā ietver: šķērsvirziena svārstības, gareniskās svārstības, apļveida svārstības un bezgalīgās svārstības. Lāzera svārstību metināšanas procesam ir ievērojamas priekšrocības automašīnu virsbūves metināšanā, jo lāzera stara svārstības būtiski maina kausējuma vannas plūsmas stāvokli, tāpēc process var novērst nesakausētus defektus, panākt graudu smalkumu un samazināt porainību viena un tā paša automašīnas virsbūves materiāla metināšanā, kā arī uzlabot dažādu materiālu nepietiekamas sajaukšanas un metinājuma šuves slikto mehānisko īpašību problēmas, metinot atšķirīgus automašīnas virsbūves materiālus.
Daudzlāzera staru metināšanas process
Pašlaik šķiedru lāzerus var izmantot, lai sadalītu vienu lāzera staru vairākos lāzera staros, izmantojot metināšanas galviņā uzstādītu stara sadalīšanas moduli. Vairāku lāzera staru metināšana ir līdzvērtīga vairāku siltuma avotu izmantošanai metināšanas procesā. Pielāgojot stara enerģijas sadalījumu, dažādi stari var sasniegt dažādas funkcijas, piemēram: stars ar augstāku enerģijas blīvumu ir galvenais stars, kas atbild par dziļās kausēšanas metināšanu; apakšstars ar zemāku enerģijas blīvumu var notīrīt un iepriekš uzsildīt materiāla virsmu un palielināt lāzera stara enerģijas absorbciju materiālā.
Daudzlāzera staru metināšanas process var uzlabot cinka tvaiku iztvaikošanas uzvedību un kausējuma baseina dinamisko uzvedību cinkota tērauda loksņu metināšanas laikā, uzlabot šļakatu problēmu un palielināt metinājuma šuves stiepes izturību.
Lāzera metināšanas process
Lāzera metināšanas ar lidojumu tehnoloģija ir jauna lāzera metināšanas tehnoloģija ar augstu metināšanas efektivitāti un metināšanas trajektorijas autonomu dizainu. Lāzera metināšanas ar lidojumu pamatprincips ir tāds, ka, lāzera staram krītot uz skenējošā spoguļa X un Y spoguļiem, spoguļa leņķis tiek kontrolēts ar autonomas programmēšanas palīdzību, lai panāktu lāzera stara novirzi jebkurā leņķī.
Tradicionāli automašīnu virsbūvju lāzermetināšana galvenokārt balstās uz metināšanas robotu, kas darbina lāzermetināšanas galviņu sinhronai kustībai, lai panāktu metināšanas efektu. Tomēr metināšanas robota atkārtotā virzuļkustība ievērojami ierobežo automašīnu virsbūves metināšanas efektivitāti lielā metinājumu skaita un garā garuma dēļ. Turpretī lāzermetināšanu noteiktā diapazonā var panākt, vienkārši pielāgojot reflektora leņķi. Tāpēc lāzermetināšanas tehnoloģija var ievērojami uzlabot metināšanas efektivitāti un tai ir plašas pielietojuma iespējas.
Kopsavilkums
Attīstoties autobūves nozarei, virsbūves metināšanas tehnoloģijas nākotne turpinās attīstīties gan metināšanas procesā, gan viedajās tehnoloģijās.
Auto virsbūve, īpaši jaunās enerģijas transportlīdzekļu virsbūve, attīstās vieglā svara virzienā. Vieglmetāli, kompozītmateriāli un heterogēni materiāli tiks plaši izmantoti automašīnu virsbūvē, un tradicionālajam lāzera metināšanas procesam ir grūti izpildīt metināšanas prasības, tāpēc augstas kvalitātes un efektīvs metināšanas process kļūs par nākotnes attīstības tendenci.
Pēdējos gados jaunie lāzera metināšanas procesi, piemēram, lāzera šūpošanās metināšana, vairāku lāzeru staru metināšana, lāzera lidojuma metināšana utt., ir bijuši sākotnēji teorētiski pētīti un izpētīti metināšanas kvalitātes un metināšanas efektivitātes jomā. Nākotnē ir nepieciešams cieši apvienot jauno lāzera metināšanas procesu un automašīnu virsbūves vieglo materiālu, heterogēno materiālu metināšanas un citus scenārijus, lāzera stara šūpošanās trajektorijas dizainu, vairāku lāzeru staru enerģijas darbības mehānismu un lidojuma metināšanas efektivitātes uzlabošanas aspektus, kā arī citus padziļinātus pētījumus, lai izpētītu nobriedušu vieglo automašīnu virsbūves metināšanas procesu.
Auto virsbūves lāzera metināšanas tehnoloģija tiek dziļi integrēta ar viedajām tehnoloģijām, un metināšanas kvalitātē izšķiroša loma ir automašīnas virsbūves lāzera metināšanas statusa noteikšanai reāllaikā un procesa parametru atgriezeniskās saites kontrolei. Pašreizējā viedā lāzera metināšanas tehnoloģija galvenokārt tiek izmantota trajektorijas plānošanai un izsekošanai pirms metināšanas, kā arī kvalitātes pārbaudei pēc metināšanas. Vietējie un ārvalstu pētījumi metināšanas defektu noteikšanā un parametru adaptīvā regulēšanā joprojām ir sākumstadijā, un lāzera metināšanas procesa parametru adaptīvās vadības tehnoloģija vēl nav pielietota automašīnu virsbūvju ražošanā.
Tāpēc, lai pielietotu lāzera metināšanas tehnoloģiju auto virsbūves metināšanas procesa raksturlielumos, nākotnē jāizstrādā moderna daudzsensoru kodolu lāzera metināšanas intelektuālā sensoru sistēma un ātrgaitas augstas precizitātes metināšanas robota vadības sistēma, lai nodrošinātu, ka lāzera metināšanas intelektuālā tehnoloģija reāllaikā un katras saites precizitātē, izmantojot saiti "pirms metināšanas trajektorijas plānošana - metināšanas parametri adaptīva kontrole pēc metināšanas kvalitātes tiešsaistes pārbaude", lai nodrošinātu augstu kvalitāti un efektīvu apstrādi.
Maven lāzeru automatizācijas uzņēmums jau 14 gadus koncentrējas uz lāzeru nozari. Mēs specializējamies lāzermetināšanā. Mums ir robotizēta lāzermetināšanas iekārta, galda automātiskā lāzermetināšanas iekārta, rokas lāzermetināšanas iekārta, turklāt mums ir arī lāzermetināšanas iekārta, lāzergriešanas iekārta un lāzermarķēšanas gravēšanas iekārta. Mums ir daudz lāzermetināšanas risinājumu piemēru. Ja jūs tas interesē, vienmēr varat sazināties ar mums.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 9. decembris
