Kao nosač ostalih dijelova automobila, tehnologija proizvodnje karoserije izravno određuje ukupnu kvalitetu proizvodnje automobila. U procesu proizvodnje karoserije automobila, zavarivanje je važan proizvodni proces. Tehnologije zavarivanja koje se trenutno koriste za zavarivanje karoserije automobila uglavnom uključuju točkasto otporno zavarivanje, zavarivanje u atmosferi rastaljenog inertnog plina (MIG zavarivanje) i zavarivanje u atmosferi rastaljenog aktivnog plina (MAG zavarivanje), kao i lasersko zavarivanje.
Kao napredna tehnologija zavarivanja s optičko-mehaničkom integracijom, laserska tehnologija zavarivanja ima prednosti visoke gustoće energije, velike brzine zavarivanja, niskog naprezanja i deformacije zavarivanja te dobre fleksibilnosti u usporedbi s tradicionalnom tehnologijom zavarivanja karoserija automobila.
Struktura karoserije automobila je složena, a dijelovi karoserije su uglavnom tankostijene i zakrivljene komponente. Zavarivanje karoserije automobila suočava se s poteškoćama u zavarivanju kao što su varijacije u materijalima karoserije, različite debljine dijelova karoserije, različite putanje zavarivanja i oblici spojeva. Osim toga, zavarivanje karoserije automobila ima visoke zahtjeve u pogledu kvalitete zavarivanja i učinkovitosti zavarivanja.
Na temelju odgovarajućih parametara procesa zavarivanja, lasersko zavarivanje može osigurati visoku čvrstoću na zamor i udarnu žilavost ključnih dijelova karoserije automobila prilikom zavarivanja, čime se osigurava kvaliteta i vijek trajanja zavarivanja karoserije. Tehnologija laserskog zavarivanja može se prilagoditi zavarivanju dijelova karoserije automobila s različitim oblicima spojeva, različitim debljinama i različitim vrstama materijala, zadovoljavajući zahtjev za fleksibilnošću u proizvodnji karoserija automobila. Stoga je tehnologija laserskog zavarivanja važno tehničko sredstvo za postizanje visokokvalitetnog razvoja automobilske industrije.
Postupak laserskog zavarivanja karoserija automobila
Princip postupka laserskog dubokog taljenja: Kada gustoća laserske snage dosegne određenu razinu, površina materijala isparava, stvarajući tako ključanicu. Kada tlak metalne pare unutar rupe dostigne dinamičku ravnotežu sa statičkim tlakom i površinskom napetošću okolne tekućine, laser može zračiti kroz ključanicu do dna rupe, a kretanjem laserske zrake formira se kontinuirani zavar. U postupku laserskog dubokog taljenja nema potrebe za dodavanjem pomoćnog fluksa ili punila za zavarivanje vlastitog materijala obratka u jedan.
Zavareni šav dobiven laserskim dubokim fuzijskim zavarivanjem općenito je gladak i ravan s malom deformacijom, što doprinosi poboljšanju točnosti proizvodnje karoserije automobila. Vlačna čvrstoća zavara je visoka, što osigurava kvalitetu zavarivanja karoserije automobila. Brzina zavarivanja je velika, što doprinosi poboljšanju učinkovitosti proizvodnje zavarivanja.
U procesu zavarivanja karoserije automobila, korištenje laserskog dubokog taljenja može značajno smanjiti broj dijelova, kalupa i alata za zavarivanje, čime se smanjuje vlastita težina karoserije i troškovi proizvodnje. Međutim, proces laserskog dubokog taljenja manje je tolerantan na montažni razmak dijelova koji se zavaruju, a montažni razmak treba kontrolirati između 0,05 i 2 mm. Ako je montažni razmak prevelik, doći će do nedostataka zavarivanja poput poroznosti.
Trenutna istraživanja pokazuju da je kod zavarivanja karoserija automobila od istog materijala, optimizacijom procesnih parametara laserskog dubokog taljenja, moguće dobiti zavar s dobrom površinskom formacijom, manje unutarnjih nedostataka i izvrsnim mehaničkim svojstvima. Izvrsna mehanička svojstva zavara mogu zadovoljiti zahtjeve upotrebe zavarenih komponenti karoserije automobila. Međutim, kod zavarivanja karoserija automobila, aluminijska legura-čelik kao predstavnik postupka laserskog dubokog taljenja heterogenih metala nije zrela, iako se dodavanjem prijelaznog sloja mogu postići izvrsne performanse zavara, no različiti materijali prijelaznog sloja utječu na mehanizam IMC sloja i njegov utjecaj na mikrostrukturu mehanizma zavarivanja nisu jasni te je potrebno daljnje dublje proučavanje.
Postupak zavarivanja laserskom žicom za punjenje karoserije automobila
Postupak laserskog zavarivanja punilom temelji se na sljedećem principu: Zavareni spoj se formira prethodnim punjenjem zavara određenom žicom ili istovremenim uvođenjem žice tijekom procesa laserskog zavarivanja. To je ekvivalentno uvođenju približno homogene količine žice u zavarivačku kupku tijekom laserskog dubokog taljenja. Donji dijagram prikazuje postupak laserskog zavarivanja punilom.
U usporedbi s laserskim dubokim fuzijskim zavarivanjem, lasersko zavarivanje punilom ima dvije prednosti u zavarivanju karoserije automobila: prvo, može značajno poboljšati toleranciju montažnog razmaka između dijelova karoserije koji se zavaruju i riješiti problem visokog zahtjeva za zakošenim razmakom kod laserskog dubokog fuzijskog zavarivanja; drugo, može poboljšati raspodjelu tkiva u području zavara korištenjem žica različitog sastava, a zatim regulirati performanse zavara.
U procesu proizvodnje karoserije automobila, postupak laserskog zavarivanja punilom uglavnom se koristi za zavarivanje dijelova karoserije od aluminijskih legura i čelika. Posebno u procesu zavarivanja dijelova karoserije od aluminijskih legura, površinska napetost rastaljenog kupelji je mala, što lako može dovesti do urušavanja rastaljenog kupelji, dok postupak laserskog zavarivanja punilom može bolje riješiti problem urušavanja rastaljenog kupelji taljenjem žice u procesu laserskog zavarivanja.
Proces laserskog lemljenja karoserije automobila
Proces laserskog lemljenja temelji se na sljedećem principu: Korištenjem lasera kao izvora topline, laserska zraka se fokusira i ozračuje na površinu žice, žica se topi, rastaljena žica kaplje i ispunjava radni komad koji se zavaruje, a metalurški efekti poput taljenja i difuzije događaju se između materijala za lemljenje i radnog komada, čime se spaja radni komad. Za razliku od postupka laserskog zavarivanja punilom, postupak laserskog lemljenja topi samo žicu, a ne i radni komad koji se zavaruje. Lasersko lemljenje ima dobru stabilnost zavarivanja, ali je vlačna čvrstoća dobivenog zavara niska. Slika 3 prikazuje primjenu postupka laserskog lemljenja u zavarivanju poklopca prtljažnika automobila.
U procesu zavarivanja karoserije automobila, lasersko lemljenje se uglavnom koristi za zavarivanje dijelova karoserije koji ne zahtijevaju visoku čvrstoću spoja, kao što je zavarivanje između gornjeg poklopca i bočnih okvira, zavarivanje između gornjeg i donjeg dijela poklopca prtljažnika itd. Gornji poklopci VW-a, Audija i drugih modela srednje i visoke klase koriste lasersko lemljenje.
Glavni nedostaci u laserski lemljenim spojevima karoserija automobila uključuju glodanje rubova, poroznost, deformaciju zavara itd., a nedostaci se mogu značajno suzbiti reguliranjem procesnih parametara i korištenjem višefokusnog laserskog lemljenja.
Postupak laserskog zavarivanja kompozitnih dijelova karoserije automobila
Princip postupka laserskog zavarivanja kompozitnih materijala je sljedeći: dva izvora topline, laser i luk, koriste se za istovremeno djelovanje na površinu obratka koji se zavaruje, a obratak se tali i skrućuje kako bi se formirao zavar. Donji dijagram prikazuje postupak laserskog zavarivanja.
Lasersko-lučno kompozitno zavarivanje kombinira prednosti laserskog i elektrolučnog zavarivanja: prvo, pod djelovanjem dvaju izvora topline, brzina zavarivanja se može povećati, unos topline postaje manji, deformacija zavara je mala, održavajući karakteristike laserskog zavarivanja; drugo, bolja je sposobnost premošćivanja, veća je tolerancija montažnog zazora; treće, brzina skrućivanja rastaljene kupke postaje sporija, što pogoduje uklanjanju pora, pukotina i drugih nedostataka zavarivanja, poboljšavajući organizaciju i performanse zone utjecaja topline. Četvrto, zahvaljujući luku, moguće je zavarivati materijale s visokom reflektivnošću i visokom toplinskom vodljivošću, sa širim rasponom primijenjenih materijala.
U procesu proizvodnje karoserije automobila, postupak lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja uglavnom se odnosi na zavarivanje komponenti aluminijske legure karoserije i različitih metala od aluminijske legure i čelika. Za montažni razmak većih dijelova zavarivanja, poput mjesta zavarivanja na vratima automobila, to je zato što montažni razmak pogoduje performansama premošćivanja lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja. Osim toga, tehnologija lasersko-MIG luka za zavarivanje kompozita primjenjuje se i na bočne grede krova karoserije Audija.
U procesu zavarivanja karoserije automobila, lasersko-lučno kompozitno zavarivanje ima prednost velike tolerancije zazora u usporedbi s jednostrukim laserskim zavarivanjem, međutim, lasersko-lučno kompozitno zavarivanje zahtijeva sveobuhvatno razmatranje relativnog položaja lasera i luka, parametara laserskog zavarivanja, parametara luka i drugih čimbenika. Ponašanje prijenosa topline i mase u procesu lasersko-lučnog zavarivanja je složeno, posebno regulacija energije zavarivanja heterogenih materijala i mehanizam regulacije debljine IMC-a i tkiva još uvijek nisu jasni te zahtijevaju daljnje jačanje istraživanja.
Ostali postupci laserskog zavarivanja karoserije automobila
Lasersko duboko taljenje, lasersko zavarivanje punilom, lasersko lemljenje i lasersko lukovo zavarivanje kompozitnih materijala te drugi postupci zavarivanja imaju zreliju teoriju i širok raspon praktičnih primjena. Kako se zahtjevi automobilske industrije za učinkovitošću zavarivanja karoserije povećavaju, a potražnja za zavarivanjem različitih materijala u laganoj proizvodnji raste, lasersko točkasto zavarivanje, lasersko oscilacijsko zavarivanje, zavarivanje višestrukim laserskim snopom i lasersko zavarivanje letećim laserom privukli su pozornost.
Postupak laserskog točkastog zavarivanja
Točkasto lasersko zavarivanje je napredna tehnologija laserskog zavarivanja s izvanrednim prednostima velike brzine zavarivanja i visoke točnosti zavarivanja. Osnovni princip točkastog laserskog zavarivanja je fokusiranje laserske zrake na točku na dijelu koji se zavaruje, tako da se metal u toj točki trenutno topi, a podešavanjem gustoće lasera postiže se učinak toplinske vodljivosti ili dubokog taljenja. Kada laserska zraka prestane raditi, tekući metal se vraća u prvobitni oblik, stvrdnjava se i formira spoj.
Postoje dva glavna oblika laserskog točkastog zavarivanja: pulsirajuće lasersko točkasto zavarivanje i kontinuirano lasersko točkasto zavarivanje. Laserska zraka u pulsirajućem laserskom točkastom zavarivanju ima visoku vršnu energiju, ali je vrijeme djelovanja kratko i općenito se koristi za zavarivanje lakih metala poput magnezijevih i aluminijevih legura. Kod kontinuiranog laserskog točkastog zavarivanja, laserska zraka ima visoku prosječnu snagu i dugo vrijeme djelovanja i uglavnom se koristi za zavarivanje čelika.
U zavarivanju karoserije automobila, u usporedbi s točkastim zavarivanjem otporom, lasersko točkasto zavarivanje ima prednosti beskontaktnog i samostalno dizajniranog puta točkastog zavarivanja, što može zadovoljiti zahtjeve za visokokvalitetnim zavarivanjem pod različitim preklopnim razmacima materijala karoserije automobila.
Postupak laserskog oscilacijskog zavarivanja
Lasersko oscilacijsko zavarivanje je nova tehnologija laserskog zavarivanja koja je predložena posljednjih godina i privukla je široku pozornost. Princip ove tehnologije je postizanje brze, uredne i male oscilacije laserske zrake integriranjem oscilirajućeg zrcala u glavu laserskog zavarivanja, čime se postiže učinak miješanja zrake dok se kreće naprijed tijekom laserskog zavarivanja.
Glavne putanje oscilacija u procesu laserskog oscilacijskog zavarivanja uključuju: transverzalne oscilacije, uzdužne oscilacije, kružne oscilacije i beskonačne oscilacije. Proces laserskog oscilacijskog zavarivanja ima značajne prednosti u zavarivanju karoserija automobila, jer se stanje tečenja taline značajno mijenja oscilacijom laserske zrake, pa proces može eliminirati nestopljene nedostatke, postići profinjenje zrna i suzbiti poroznost pri zavarivanju istog materijala karoserije automobila, te poboljšati probleme nedovoljnog miješanja različitih materijala i loših mehaničkih svojstava zavarenog šava pri zavarivanju različitih materijala karoserije automobila.
Postupak zavarivanja višestrukim laserskim snopom
Trenutno se vlaknasti laseri mogu koristiti za dijeljenje jedne laserske zrake na više laserskih zraka pomoću modula za dijeljenje zrake ugrađenog u glavu za zavarivanje. Zavarivanje višestrukim laserskim zrakama ekvivalentno je primjeni više izvora topline u procesu zavarivanja. Podešavanjem raspodjele energije zrake, različite zrake mogu postići različite funkcije, kao što su: zraka s većom gustoćom energije je glavna zraka, odgovorna za duboko taljeno zavarivanje; podzraka s nižom gustoćom energije može očistiti i predgrijati površinu materijala te povećati apsorpciju energije laserske zrake od strane materijala.
Postupak zavarivanja višestrukim laserskim snopom može poboljšati ponašanje isparavanja cinkove pare i dinamičko ponašanje taline tijekom zavarivanja pocinčanih čeličnih limova, smanjiti problem prskanja i povećati vlačnu čvrstoću zavara.
Postupak laserskog zavarivanja
Tehnologija laserskog zavarivanja je nova tehnologija laserskog zavarivanja s visokom učinkovitošću zavarivanja i autonomnim dizajnom putanje zavarivanja. Osnovni princip laserskog zavarivanja je da kada laserska zraka padne na X i Y zrcala skenirajućeg zrcala, kut zrcala se kontrolira autonomnim programiranjem kako bi se postiglo otklon laserske zrake pod bilo kojim kutom.
Tradicionalno, lasersko zavarivanje karoserija automobila uglavnom se oslanja na robota za zavarivanje koji pokreće lasersku glavu za zavarivanje radi sinkronog kretanja kako bi se postigao učinak zavarivanja. Međutim, ponavljajuće recipročno kretanje robota za zavarivanje ozbiljno ograničava učinkovitost zavarivanja karoserija automobila zbog velikog broja zavara i njihove velike duljine. Nasuprot tome, lasersko zavarivanje letećim laserom može se postići unutar određenog raspona jednostavnim podešavanjem kuta reflektora. Stoga, tehnologija laserskog zavarivanja letećim laserom može značajno poboljšati učinkovitost zavarivanja i ima široku primjenu.
Sažetak
Razvojem automobilske industrije, budućnost tehnologije zavarivanja karoserija nastavit će se razvijati i u procesu zavarivanja i u inteligentnoj tehnologiji.
Karoserija automobila, posebno karoserija vozila s novom energijom, razvija se u smjeru male težine. Lagane legure, kompozitni materijali i heterogeni materijali sve će se više koristiti u karoseriji automobila, a konvencionalni postupak laserskog zavarivanja teško zadovoljava zahtjeve zavarivanja, pa će visokokvalitetni i učinkoviti postupak zavarivanja postati budući trend razvoja.
Posljednjih godina, novi procesi laserskog zavarivanja, kao što su lasersko zavarivanje s ljuljanjem, zavarivanje višestrukim laserskim snopom, lasersko zavarivanje letećim laserom itd., bili su početna teorijska istraživanja i istraživanje procesa u pogledu kvalitete zavarivanja i učinkovitosti zavarivanja. Budućnost treba biti usko povezana s novim procesom laserskog zavarivanja i lakim materijalima za karoseriju automobila, zavarivanjem heterogenih materijala i drugim scenarijima, dizajnom putanje zamaha laserskog snopa, mehanizmom djelovanja energije višestrukih laserskih snopa i poboljšanjem učinkovitosti laserskog zavarivanja letećim laserom te drugim aspektima dubinskog istraživanja kako bi se istražio zreo proces zavarivanja lakih karoserija automobila.
Tehnologija laserskog zavarivanja karoserija automobila duboko se integrira s inteligentnom tehnologijom, očitavanje statusa laserskog zavarivanja karoserija u stvarnom vremenu i kontrola parametara procesa s povratnom vezom imaju odlučujuću ulogu u kvaliteti zavarivanja. Trenutna inteligentna tehnologija laserskog zavarivanja uglavnom se koristi za planiranje i praćenje putanje prije zavarivanja te za kontrolu kvalitete nakon zavarivanja. Domaća i strana istraživanja u otkrivanju nedostataka zavarivanja i adaptivnoj regulaciji parametara još su u povojima, a tehnologija adaptivnog upravljanja parametrima procesa laserskog zavarivanja još nije primijenjena u proizvodnji karoserija automobila.
Stoga, za primjenu tehnologije laserskog zavarivanja u karakteristikama procesa zavarivanja karoserije automobila, budućnost bi trebala biti razvijena s naprednim multisenzorskim inteligentnim sustavom za lasersko zavarivanje s jezgrom i visokobrzinskim visokopreciznim sustavom upravljanja robotom za zavarivanje kako bi se osigurala inteligentna tehnologija laserskog zavarivanja u stvarnom vremenu i točnost svake veze, putem veze "planiranje putanje prije zavarivanja - prilagodljiva kontrola parametara zavarivanja - online inspekcija kvalitete nakon zavarivanja", kako bi se osigurala visoka kvaliteta i učinkovita obrada.
Tvrtka za lasersku automatizaciju Maven fokusira se na lasersku industriju već 14 godina. Specijalizirani smo za lasersko zavarivanje. Imamo robotski stroj za lasersko zavarivanje, stolni automatski stroj za lasersko zavarivanje, ručni stroj za lasersko zavarivanje, a osim toga imamo i stroj za lasersko zavarivanje, stroj za lasersko rezanje i stroj za lasersko označavanje i graviranje. Imamo mnogo rješenja za lasersko zavarivanje. Ako ste zainteresirani, uvijek nas možete kontaktirati.
Vrijeme objave: 09. prosinca 2022.
