Kao nosač ostalih dijelova automobila, tehnologija proizvodnje karoserije direktno određuje ukupni kvalitet proizvodnje automobila. U procesu proizvodnje karoserije automobila, zavarivanje je važan proizvodni proces. Tehnologije zavarivanja koje se trenutno koriste za zavarivanje karoserije automobila uglavnom uključuju tačkasto otporno zavarivanje, zavarivanje u atmosferi rastaljenog inertnog gasa (MIG zavarivanje) i zavarivanje u atmosferi rastaljenog aktivnog gasa (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 napona i deformacije zavarivanja, te dobre fleksibilnosti u usporedbi s tradicionalnom tehnologijom zavarivanja karoserija automobila.
Struktura karoserije automobila je složena, a dijelovi karoserije su uglavnom tankozidni i zakrivljeni dijelovi. 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 efikasnosti zavarivanja.
Na osnovu odgovarajućih parametara procesa zavarivanja, lasersko zavarivanje može osigurati visoku zamornu čvrstoću i udarnu žilavost ključnih dijelova karoserije automobila prilikom zavarivanja, čime se osigurava kvalitet 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 zahtjeve za fleksibilnošću u proizvodnji karoserija automobila. Stoga je tehnologija laserskog zavarivanja važno tehničko sredstvo za postizanje visokokvalitetnog razvoja automobilske industrije.
Proces laserskog zavarivanja karoserija automobila
Princip procesa laserskog dubokog zavarivanja fuzijom: Kada gustoća laserske snage dostigne određeni nivo, površina materijala isparava, formirajući tako ključaonicu. Kada pritisak metalne pare unutar rupe dostigne dinamičku ravnotežu sa statičkim pritiskom i površinskom napetošću okolne tečnosti, laser može zračiti kroz ključaonicu do dna rupe, a kretanjem laserskog snopa formira se kontinuirani zavar. U procesu laserskog dubokog zavarivanja fuzijom nema potrebe za dodavanjem pomoćnog fluksa ili punila za zavarivanje vlastitog materijala obratka u jedan.
Zavareni šav dobijen laserskim dubokim fuzijskim zavarivanjem je uglavnom gladak i ravan s malom deformacijom, što doprinosi poboljšanju tačnosti proizvodnje karoserije automobila. Zatezna čvrstoća zavara je visoka, što osigurava kvalitet zavarivanja karoserije automobila. Brzina zavarivanja je velika, što doprinosi poboljšanju efikasnosti proizvodnje zavarivanja.
U procesu zavarivanja karoserije automobila, upotreba laserskog dubokog zavarivanja može značajno smanjiti broj dijelova, kalupa i alata za zavarivanje, čime se smanjuje težina karoserije i troškovi proizvodnje. Međutim, proces laserskog dubokog zavarivanja je manje tolerantan na montažni razmak dijelova koji se zavaruju, te ga je potrebno kontrolirati između 0,05 i 2 mm. Ako je montažni razmak prevelik, doći će do nedostataka u zavarivanju, poput poroznosti.
Trenutna istraživanja pokazuju da je pri zavarivanju karoserija automobila od istog materijala, optimizacijom procesnih parametara laserskog dubokog zavarivanja, moguće dobiti zavar s dobrom površinskom formacijom, manje unutrašnjih defekata i odličnim mehaničkim svojstvima. Odlična mehanička svojstva zavara mogu zadovoljiti zahtjeve upotrebe zavarenih komponenti karoserije automobila. Međutim, pri zavarivanju karoserije automobila, legura aluminija i čelika kao predstavnik procesa laserskog dubokog zavarivanja heterogenih metala nije zrela, iako se dodavanjem prelaznog sloja mogu postići odlične performanse zavara. Međutim, različiti materijali prelaznog sloja utiču na mehanizam IMC sloja i njegov uticaj na mikrostrukturu mehanizma zavarivanja nisu jasni i potrebna su daljnja detaljna istraživanja.
Proces zavarivanja laserskom žicom za punjenje karoserije automobila
Proces laserskog zavarivanja punilom zasniva se na sljedećem principu: Zavareni spoj se formira prethodnim punjenjem zavara određenom žicom ili istovremenim uvođenjem žice tokom procesa laserskog zavarivanja. Ovo je ekvivalentno uvođenju približno homogene količine žice u zavarivačku kupku tokom laserskog dubokog zavarivanja fuzijom. Dijagram ispod prikazuje proces laserskog zavarivanja punilom.
U poređenju sa laserskim dubokim fuzijskim zavarivanjem, lasersko zavarivanje punilom ima dvije prednosti u zavarivanju karoserije automobila: prvo, može značajno poboljšati toleranciju montažnog zazora između dijelova karoserije automobila koji se zavaruju i riješiti problem zahtjeva za visokim zazorom za zakošavanje kod laserskog dubokog fuzionog 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 se uglavnom koristi za zavarivanje dijelova karoserije od aluminijskih legura i čelika. Posebno kod procesa zavarivanja dijelova karoserije od aluminijskih legura, površinska napetost rastopljenog bazena je mala, što lako može dovesti do urušavanja rastopljenog bazena, dok postupak laserskog zavarivanja punilom može bolje riješiti problem urušavanja rastopljenog bazena topljenjem žice u procesu laserskog zavarivanja.
Proces laserskog lemljenja karoserije automobila
Proces laserskog lemljenja zasniva se na sljedećem principu: Korištenjem lasera kao izvora topline, laserski snop se fokusira i ozračuje na površinu žice, žica se topi, rastopljena žica kaplje i ispunjava radni komad koji se zavaruje, a metalurški efekti poput topljenja i difuzije se javljaju između materijala za lemljenje i radnog komada, čime se spaja radni komad. Za razliku od procesa laserskog zavarivanja punilom, proces laserskog lemljenja topi samo žicu, a ne i radni komad koji se zavaruje. Lasersko lemljenje ima dobru stabilnost zavarivanja, ali je zatezna čvrstoća rezultirajućeg zavara niska. Slika 3 prikazuje primjenu procesa 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 defekti u laserski lemljenim spojevima karoserija automobila uključuju glodanje rubova, poroznost, deformaciju zavara itd., a defekti se mogu značajno suzbiti regulisanjem procesnih parametara i korištenjem višefokusnog laserskog lemljenja.
Proces laserskog zavarivanja kompozitnih dijelova karoserije automobila
Princip procesa lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja je sljedeći: dva izvora topline, laser i luk, koriste se za istovremeno djelovanje na površinu radnog komada koji se zavaruje, a radni komad se topi i stvrdnjava formirajući zavareni šav. Dijagram ispod prikazuje proces lasersko-lučnog zavarivanja.
Lasersko-lučno kompozitno zavarivanje kombinira prednosti laserskog i elektrolučnog zavarivanja: prvo, pod djelovanjem dvostrukih izvora topline, brzina zavarivanja se može povećati, unos topline postaje manji, deformacija zavara je mala, održavajući karakteristike laserskog zavarivanja; drugo, bolja je sposobnost premošćivanja, tolerancija zazora pri montaži je veća; treće, brzina skrućivanja rastopljenog sloja 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 provodljivošću, sa širim rasponom primijenjenih materijala.
U procesu proizvodnje karoserije automobila, postupak lasersko-lučnog kompozitnog zavarivanja uglavnom se koristi za zavarivanje komponenti aluminijske legure karoserije i različitih metala od aluminijske legure i čelika. Za montažni razmak većih dijelova zavarivanja, kao što je mjesto 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 poređenju sa zavarivanjem jednim laserom, međutim, lasersko-lučno kompozitno zavarivanje zahtijeva sveobuhvatno razmatranje relativnog položaja lasera i luka, parametara laserskog zavarivanja, parametara luka i drugih faktora. Ponašanje prenosa toplote 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 i zahtijevaju daljnje jačanje istraživanja.
Ostali postupci laserskog zavarivanja karoserije automobila
Lasersko duboko fuziono zavarivanje, lasersko zavarivanje punilom, lasersko lemljenje i lasersko-lučno zavarivanje kompozitnih materijala i drugi postupci zavarivanja imaju zreliju teoriju i širok spektar praktičnih primjena. Kako se zahtjevi automobilske industrije za efikasnošću zavarivanja karoserije povećavaju, a potražnja za zavarivanjem različitih materijala u lakoj proizvodnji raste, lasersko tačkasto zavarivanje, lasersko oscilacijsko zavarivanje, zavarivanje višestrukim laserskim snopom i lasersko zavarivanje letećim laserom privukli su pažnju.
Postupak laserskog tačkastog zavarivanja
Tačkasto lasersko zavarivanje je napredna tehnologija laserskog zavarivanja sa izvanrednim prednostima velike brzine zavarivanja i visoke tačnosti zavarivanja. Osnovni princip tačkastog laserskog zavarivanja je fokusiranje laserskog snopa na tačku na dijelu koji se zavaruje, tako da se metal u toj tački trenutno topi, a podešavanjem gustine lasera postiže se efekat termičke provodljivosti ili zavarivanja dubokim topljenjem. Kada laserski snop prestane raditi, tečni metal se vraća u prvobitni oblik, stvrdnjava se i formira spoj.
Postoje dva glavna oblika laserskog tačkastog zavarivanja: pulsno lasersko tačkasto zavarivanje i kontinuirano lasersko tačkasto zavarivanje. Laserski snop kod pulsnog laserskog tačkastog zavarivanja ima visoku vršnu energiju, ali je vrijeme djelovanja kratko i uglavnom se koristi za zavarivanje lakih metala kao što su legure magnezijuma i legure aluminijuma. Kod kontinuiranog laserskog tačkastog zavarivanja, laserski snop ima visoku prosječnu snagu i dugo vrijeme djelovanja i uglavnom se koristi za zavarivanje čelika.
Kod zavarivanja karoserije automobila, u poređenju sa tačkastim zavarivanjem otporom, lasersko tačkasto zavarivanje ima prednosti beskontaktnog i samostalno dizajniranog puta tačkastog zavarivanja, što može zadovoljiti zahtjeve za visokokvalitetnim zavarivanjem pod različitim preklopnim razmacima materijala karoserije automobila.
Proces laserskog oscilacijskog zavarivanja
Lasersko oscilacijsko zavarivanje je nova tehnologija laserskog zavarivanja koja je predložena posljednjih godina i privukla je široku pažnju. Princip ove tehnologije je postizanje brze, uredne i male oscilacije laserskog snopa integracijom oscilirajućeg ogledala u glavu laserskog zavarivanja, čime se postiže efekat miješanja snopa dok se kreće naprijed tokom laserskog zavarivanja.
Glavne putanje oscilacija u procesu laserskog oscilacijskog zavarivanja uključuju: poprečne oscilacije, uzdužne oscilacije, kružne oscilacije i beskonačne oscilacije. Proces laserskog oscilacijskog zavarivanja ima značajne prednosti u zavarivanju karoserija automobila, jer se stanje toka rastopljenog sloja značajno mijenja oscilacijom laserskog snopa, tako da proces može eliminirati nestopljene defekte, postići profinjenost 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.
Proces zavarivanja višestrukim laserskim snopom
Trenutno se vlaknasti laseri mogu koristiti za dijeljenje jednog laserskog snopa na više laserskih snopova pomoću modula za dijeljenje snopa ugrađenog u glavu za zavarivanje. Zavarivanje višestrukim laserskim snopom ekvivalentno je primjeni više izvora topline u procesu zavarivanja. Podešavanjem raspodjele energije snopa, različiti snopovi mogu postići različite funkcije, kao što su: snop s većom gustoćom energije je glavni snop, odgovoran za duboko zavarivanje taljenjem; podsnop s nižom gustoćom energije može očistiti i predgrijati površinu materijala i povećati apsorpciju energije laserskog snopa od strane materijala.
Proces zavarivanja višestrukim laserskim snopom može poboljšati ponašanje isparavanja cinkove pare i dinamičko ponašanje rastopljenog bazena tokom zavarivanja pocinčanih čeličnih limova, smanjiti problem prskanja i povećati zateznu čvrstoću zavarenog šava.
Proces laserskog zavarivanja
Tehnologija laserskog zavarivanja je nova tehnologija laserskog zavarivanja s visokom efikasnošću zavarivanja i autonomnim dizajnom putanje zavarivanja. Osnovni princip laserskog zavarivanja je da kada laserski snop padne na X i Y ogledala skenirajućeg ogledala, ugao ogledala se kontroliše autonomnim programiranjem kako bi se postiglo skretanje laserskog snopa pod bilo kojim uglom.
Tradicionalno, lasersko zavarivanje karoserije automobila uglavnom se oslanja na robota za zavarivanje koji pokreće lasersku glavu za zavarivanje radi sinhronog kretanja kako bi se postigao efekat zavarivanja. Međutim, ponavljajuće recipročno kretanje robota za zavarivanje ozbiljno ograničava efikasnost zavarivanja karoserije automobila zbog velikog broja zavara i njihove velike dužine. Nasuprot tome, lasersko zavarivanje letećim laserom može se postići unutar određenog raspona jednostavnim podešavanjem ugla reflektora. Stoga, tehnologija laserskog zavarivanja letećim laserom može značajno poboljšati efikasnost zavarivanja i ima široku primjenu.
Sažetak
S razvojem automobilske industrije, budućnost tehnologije zavarivanja karoserija će se nastaviti razvijati kako u procesu zavarivanja, tako i u inteligentnoj tehnologiji.
Karoserija automobila, posebno karoserije vozila s novom energijom, razvija se u smjeru male težine. Lagane legure, kompozitni materijali i heterogeni materijali će se sve više koristiti u karoseriji automobila, a konvencionalni proces laserskog zavarivanja teško ispunjava zahtjeve za zavarivanje, tako da će visokokvalitetni i efikasni proces zavarivanja postati budući trend razvoja.
Posljednjih godina, novi procesi laserskog zavarivanja, kao što su lasersko zavarivanje sa zamahom, zavarivanje višestrukim laserskim snopom, lasersko zavarivanje letećim laserom itd., bili su početna teorijska istraživanja i procesi u pogledu kvaliteta zavarivanja i efikasnosti zavarivanja. Budućnost treba da bude usko kombinovani novi proces laserskog zavarivanja i lakih materijala za karoseriju automobila, zavarivanje heterogenih materijala i drugi scenariji, dizajn putanje zamaha laserskog snopa, mehanizam djelovanja energije višestrukog laserskog snopa i poboljšanje efikasnosti laserskog zavarivanja letećim laserom, kao i drugi aspekti 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 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 sistemom za lasersko zavarivanje i visokobrzim visokopreciznim sistemom upravljanja robotom za zavarivanje kako bi se osigurala inteligentna tehnologija laserskog zavarivanja u realnom vremenu i tačnost svake veze, putem veze "planiranje putanje prije zavarivanja - adaptivna kontrola parametara zavarivanja - online inspekcija kvaliteta nakon zavarivanja", kako bi se osigurala visoka kvaliteta i efikasna obrada.
Kompanija Maven za lasersku automatizaciju fokusira se na lasersku industriju već 14 godina. Specijalizirani smo za lasersko zavarivanje. Imamo robotsku ruku za lasersko zavarivanje, stolnu automatsku mašinu za lasersko zavarivanje, ručnu mašinu za lasersko zavarivanje. Pored toga, imamo i mašinu za lasersko zavarivanje, mašinu za lasersko rezanje i mašinu za lasersko označavanje i graviranje. Imamo mnogo rješenja za lasersko zavarivanje. Ako ste zainteresirani, uvijek nas možete kontaktirati.
Vrijeme objave: 09.12.2022.
