Auton muiden osien kantajana korin valmistustekniikka määrää suoraan auton yleisen valmistuslaadun. Hitsaus on tärkeä tuotantoprosessi korinvalmistuksessa. Auton korin hitsauksessa nykyisin käytettyjä hitsaustekniikoita ovat pääasiassa vastuspistehitsaus, MIG-hitsaus (sulakaasuhitsaus) ja MAG-hitsaus (sulakaasuhitsaus) sekä laserhitsaus.
Edistyksellisenä opto-mekaanisen integraation omaavana hitsaustekniikkana laserhitsaustekniikalla on etunaan korkea energiatiheys, nopea hitsausnopeus, alhainen hitsausjännitys ja muodonmuutos sekä hyvä joustavuus verrattuna perinteiseen autokorin hitsaustekniikkaan.
Auton korirakenne on monimutkainen, ja korinosat ovat pääasiassa ohutseinäisiä ja kaarevia komponentteja. Auton korin hitsauksessa on hitsausvaikeuksia, kuten korimateriaalien vaihtelut, korinosien paksuuden vaihtelut, erilaiset hitsausreitit ja liitosten muodot. Lisäksi auton korin hitsauksessa on korkeat vaatimukset hitsauksen laadulle ja hitsaustehokkuudelle.
Sopivien hitsausprosessiparametrien avulla laserhitsaus voi varmistaa tärkeiden auton korin osien korkean väsymislujuuden ja iskunkestävyyden hitsattaessa, mikä varmistaa korin hitsauksen laadun ja käyttöiän. Laserhitsaustekniikka soveltuu erilaisten liitosmuotojen, paksuuksien ja materiaalien omaavien auton korin osien hitsaukseen, mikä vastaa auton korinvalmistuksen joustavuusvaatimuksiin. Siksi laserhitsaustekniikka on tärkeä tekninen keino autoteollisuuden korkealaatuisen kehityksen saavuttamiseksi.
Auton korien laserhitsausprosessi
Lasersyvähitsausprosessin periaate: Kun laserin tehotiheys saavuttaa tietyn tason, materiaalin pinta höyrystyy, jolloin muodostuu tähystysreikä. Kun reiän sisällä oleva metallin höyrynpaine saavuttaa dynaamisen tasapainon ympäröivän nesteen staattisen paineen ja pintajännityksen kanssa, laser voi säteillä tähystysreiän läpi reiän pohjalle, ja lasersäteen liikkeen myötä muodostuu jatkuva hitsi. Lasersyvähitsausprosessissa ei tarvitse lisätä apufluksi- tai täyteainetta työkappaleen oman materiaalin hitsaamiseksi yhdeksi.
Laserhitsauksella saatu hitsaussauma on yleensä sileä ja suora, ja sen muodonmuutos on pieni, mikä parantaa auton korin valmistustarkkuutta. Hitsauksen vetolujuus on korkea, mikä varmistaa auton korin hitsauslaadun. Hitsausnopeus on nopea, mikä parantaa hitsauksen tuotantotehokkuutta.
Auton korin hitsausprosessissa lasersyvähitsaus voi merkittävästi vähentää osien, muottien ja hitsaustyökalujen määrää, mikä vähentää korin omapainoa ja tuotantokustannuksia. Lasersyvähitsausprosessi on kuitenkin vähemmän sietokykyinen hitsattavien osien kokoonpanovälin suhteen, ja kokoonpanovälin on oltava 0,05–2 mm. Jos kokoonpanoväli on liian suuri, esiintyy hitsausvirheitä, kuten huokoisuutta.
Nykytutkimukset osoittavat, että saman materiaalin autokorihitsauksessa lasersyväsulatushitsauksen prosessiparametrien optimoinnilla on mahdollista saada hitsi, jolla on hyvä pinnanmuodostus, vähemmän sisäisiä vikoja ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Hitsauksen erinomaiset mekaaniset ominaisuudet voivat täyttää autokorihitsattujen komponenttien käyttövaatimukset. Autokorihitsauksessa alumiiniseosteräs heterogeenisen metallin lasersyväsulatushitsausprosessin edustajana ei kuitenkaan ole kypsä. Vaikka siirtymäkerroksen lisääminen voi saavuttaa erinomaisen hitsauksen suorituskyvyn, eri siirtymäkerrosmateriaalien vaikutus IMC-kerroksen mekanismiin ja sen vaikutukseen hitsausmekanismin mikrorakenteeseen ei ole selvää, ja se vaatii perusteellisempaa tutkimusta.
Auton korin laserlangan täyttöhitsausprosessi
Laserhitsausprosessi perustuu seuraavaan periaatteeseen: Hitsattu liitos muodostetaan täyttämällä hitsi esiasennuksella tietyllä langalla tai syöttämällä lankaa samanaikaisesti laserhitsausprosessin aikana. Tämä vastaa suunnilleen homogeenisen määrän lankamateriaalin syöttämistä hitsisulaan lasersyvähitsauksessa. Alla oleva kaavio esittää laserhitsausprosessia.
Laserhitsaukseen verrattuna lasertäyteainehitsauksella on kaksi etua autokorin hitsauksessa: ensinnäkin se voi parantaa merkittävästi hitsattavien autokorin osien välisen kokoonpanoraon toleranssia ja ratkaista laserhitsauksen suuren viistevälivaatimuksen; toiseksi se voi parantaa kudosten jakautumista hitsausalueella käyttämällä eri koostumuspitoisia lankoja ja siten säädellä hitsauksen suorituskykyä.
Auton korinvalmistuksessa laserhitsausta käytetään pääasiassa alumiiniseos- ja teräsosien hitsaukseen. Erityisesti auton korin alumiiniseososien hitsausprosessissa sulan altaan pintajännitys on pieni, mikä voi helposti johtaa sulan altaan romahtamiseen, kun taas laserhitsausprosessi voi paremmin ratkaista sulan altaan romahtamisongelman langan sulamisen vuoksi laserhitsausprosessissa.
Auton korin laserjuotosprosessi
Laserjuotosprosessi perustuu seuraavaan periaatteeseen: Käyttämällä laseria lämmönlähteenä, lasersäde kohdistetaan ja säteilytetään langan pintaan, lanka sulaa, sulanut lanka valuu alas ja täyttää hitsattavan työkappaleen, ja juotosmateriaalin ja työkappaleen välillä tapahtuu metallurgisia vaikutuksia, kuten sulamista ja diffuusiota, jolloin työkappale yhdistyy. Toisin kuin lasertäyteainehitsausprosessissa, laserjuotosprosessissa sulatetaan vain lanka eikä hitsattavaa työkappaletta. Laserjuotosprosessilla on hyvä hitsauksen stabiilius, mutta tuloksena olevan hitsin vetolujuus on alhainen. Kuva 3 esittää laserjuotosprosessin soveltamista autojen tavaratilan peitteiden hitsauksessa.
Auton korin hitsauksessa laserjuotosprosessia käytetään pääasiassa sellaisten korinosien hitsaukseen, jotka eivät vaadi suurta liitoslujuutta, kuten yläkannen ja sivukehysten hitsaus, tavaratilan kannen ylä- ja alaosan hitsaus jne. VW:n, Audin ja muiden keskikokoisten ja huippuluokan mallien yläkannet hitsataan laserjuotosprosessilla.
Auton korien laserjuotettujen liitosten pääasiallisia vikoja ovat reunojen naarmuuntuminen, huokoisuus ja hitsauksen muodonmuutos, ja näitä vikoja voidaan merkittävästi vähentää säätämällä prosessiparametreja ja käyttämällä monikeskittymää laserjuotosprosessia.
Auton korin laserkaarikomposiittihitsausprosessi
Laserkaarihitsauksen periaate on seuraava: kahta lämmönlähdettä, laseria ja valokaarta, käytetään samanaikaisesti vaikuttamaan hitsattavan työkappaleen pintaan, ja työkappale sulatetaan ja jähmettyy hitsaussauman muodostamiseksi. Alla oleva kaavio esittää laserkaarihitsausprosessia.
Laserkaarihitsaus yhdistää laser- ja kaarihitsauksen edut: ensinnäkin kahden lämmönlähteen vaikutuksesta hitsausnopeutta voidaan lisätä, lämmöntuonti pienenee ja hitsauksen muodonmuutos pienenee, mikä säilyttää laserhitsauksen ominaisuudet; toiseksi, siltauskyky on parempi ja kokoonpanovälin toleranssi on suurempi; kolmanneksi, sulan altaan jähmettymisnopeus hidastuu, mikä edistää huokosten, halkeamien ja muiden hitsausvirheiden poistamista ja parantaa lämpövaikutusalueen organisointia ja suorituskykyä. Neljänneksi, valokaaren ansiosta sillä voidaan hitsata materiaaleja, joilla on korkea heijastavuus ja korkea lämmönjohtavuus, ja sitä voidaan käyttää laajemmalla materiaalivalikoimalla.
Auton korinvalmistusprosessissa laserkaarikomposiittihitsausprosessissa hitsataan pääasiassa korin alumiiniseoskomponentteja ja erilaisia alumiiniseos-teräs-metalleja suurempien osien, kuten auton oven osien, kokoonpanorakojen hitsaukseen. Tämä johtuu siitä, että kokoonpanorako edistää laserkaarikomposiittihitsauksen siltausominaisuutta. Lisäksi laser-MIG-kaarikomposiittihitsaustekniikkaa käytetään myös Audin korin kattopalkkien hitsaukseen.
Auton korirakenteiden hitsausprosessissa laserkaarikomposiittihitsauksella on etuna suurempi rakotoleranssi verrattuna yksittäislaserhitsaukseen. Laserkaarikomposiittihitsaus vaatii kuitenkin laserin ja valokaaren suhteellisen sijainnin, laserhitsausparametrien, valokaaren parametrien ja muiden tekijöiden kokonaisvaltaista huomioon ottamista. Laserkaarihitsausprosessin lämmön- ja massansiirtokäyttäytyminen on monimutkaista, erityisesti heterogeenisten materiaalien hitsauksen energian säätely ja IMC-paksuuden ja kudosten säätelymekanismi ovat edelleen epäselviä ja vaativat tutkimuksen lisäämistä.
Muut auton korin laserhitsausprosessit
Lasersyvähitsaus, lasertäytehitsaus, laserjuotos ja laserkaarikomposiittihitsaus sekä muut hitsausprosessit ovat kehittyneempää teoriaa ja niillä on laaja valikoima käytännön sovelluksia. Autoteollisuuden korihitsauksen tehokkuusvaatimusten kasvaessa ja erilaisten materiaalien hitsauksen kysynnän kasvaessa kevytrakenteisessa teollisuudessa laserpistehitsaus, laseroskillaatiohitsaus, monilaserhitsaus ja laserlentohitsaus ovat saaneet huomiota.
Laserpistehitsausprosessi
Laserpistehitsaus on edistynyt laserhitsaustekniikka, jonka erinomaisia etuja ovat nopea hitsausnopeus ja korkea hitsaustarkkuus. Laserpistehitsauksen perusperiaatteena on kohdistaa lasersäde hitsattavan osan pisteeseen, jolloin metalli sulaa kyseisessä kohdassa välittömästi, ja säätämällä lasertiheyttä saavuttaa lämpöjohtavuushitsaus tai syväsulatushitsaus. Kun lasersäde lakkaa toimimasta, nestemäinen metalli kiehuu takaisin, jähmettyy ja muodostaa liitoksen.
Laserpistehitsausta on kaksi päätyyppiä: pulssilaserpistehitsaus ja jatkuva laserpistehitsaus. Pulssilaserpistehitsauksessa lasersäteellä on korkea huippuenergia, mutta vaikutusaika on lyhyt, ja sitä käytetään yleensä kevytmetallien, kuten magnesiumseosten ja alumiiniseosten, hitsaukseen. Jatkuvassa laserpistehitsauksessa lasersäteellä on korkea keskimääräinen teho ja pitkä laserin vaikutusaika, ja sitä käytetään enimmäkseen teräksen hitsaukseen.
Auton korihitsauksessa laserpistehitsauksella on vastuspistehitsaukseen verrattuna etuna kosketukseton ja itse suunniteltu pistehitsausrata, mikä voi vastata korkealaatuisen hitsauksen kysyntään auton korimateriaalien erilaisissa limitysväleissä.
Laseroskillaatiohitsausprosessi
Laseroskillaatiohitsaus on uusi laserhitsaustekniikka, jota on ehdotettu viime vuosina ja joka on saanut laajaa huomiota. Tämän tekniikan periaatteena on saavuttaa lasersäteen nopea, järjestelmällinen ja pieni värähtely integroimalla värähtelevä peili laserhitsauspäähän, jolloin saavutetaan säteen sekoittuminen sen liikkuessa eteenpäin laserhitsauksen aikana.
Laseroskillaatiohitsausprosessin pääasiallisia värähtelyreittejä ovat: poikittaisoskillaatio, pitkittäisoskillaatio, ympyräoskillaatio ja ääretön oskillaatio. Laseroskillaatiohitsausprosessilla on merkittäviä etuja auton korihitsauksessa, koska lasersäteen värähtely muuttaa merkittävästi sulan sulamislämpötilan virtaustilaa, joten prosessi voi poistaa sulamattomat viat, saavuttaa raekoon hienojakoisuuden ja vähentää huokoisuutta saman auton korimateriaalin hitsauksessa sekä parantaa eri materiaalien riittämättömän sekoittumisen ja hitsaussauman heikkojen mekaanisten ominaisuuksien ongelmia erilaisten auton korimateriaalien hitsauksessa.
Monilaserhitsausprosessi
Tällä hetkellä kuitulasereita voidaan käyttää jakamaan yksi lasersäde useiksi lasersäteiksi käyttämällä hitsauspäähän asennettua säteenjakomoduulia. Monilaserhitsaus vastaa useiden lämmönlähteiden käyttöä hitsausprosessissa. Säätämällä säteen energian jakautumista eri säteet voivat saavuttaa erilaisia toimintoja, kuten: korkeamman energiatiheyden omaava säde on pääsäde, joka vastaa syväsulahitsauksesta; alhaisemman energiatiheyden omaava sivusäde voi puhdistaa ja esilämmittää materiaalin pinnan ja lisätä lasersäteen energian absorptiota materiaaliin.
Monilaserhitsausprosessi voi parantaa sinkkihöyryn haihtumiskäyttäytymistä ja sulan massan dynaamista käyttäytymistä sinkittyjen teräslevyjen hitsauksen aikana, parantaa roiskeongelmaa ja parantaa hitsaussauman vetolujuutta.
Laserhitsausprosessi
Laserhitsaustekniikka on uusi laserhitsaustekniikka, jolla on korkea hitsaustehokkuus ja itsenäinen hitsausradan suunnittelu. Laserhitsauksen perusperiaate on, että kun lasersäde osuu skannauspeilin X- ja Y-peileihin, peilin kulmaa ohjataan itsenäisesti, jotta lasersäde voidaan kääntää mihin tahansa kulmaan.
Perinteisesti autokorien laserhitsauksessa käytetään pääasiassa hitsausrobottia, joka käyttää laserhitsauspäätä synkronoituun liikkeeseen hitsausvaikutuksen saavuttamiseksi. Hitsausrobotin toistuva edestakainen liike rajoittaa kuitenkin merkittävästi autokorien hitsauksen tehokkuutta suuren hitsausmäärän ja pitkän hitsauspituuden vuoksi. Sitä vastoin laserlentohitsaus voidaan saavuttaa tietyssä määrin yksinkertaisesti säätämällä heijastimen kulmaa. Siksi laserlentohitsaustekniikka voi parantaa hitsauksen tehokkuutta merkittävästi ja sillä on laaja sovelluspotentiaali.
Yhteenveto
Autoteollisuuden kehityksen myötä korin hitsaustekniikan tulevaisuus kehittyy edelleen sekä hitsausprosessissa että älykkäässä teknologiassa.
Auton korit, erityisesti uuden energiankulutuksen ajoneuvojen korit, kehittyvät kevyempään suuntaan. Kevyitä seoksia, komposiittimateriaaleja ja heterogeenisiä materiaaleja käytetään yhä laajemmin auton koreissa, ja perinteisen laserhitsausprosessin hitsausvaatimusten täyttäminen on vaikeaa, joten korkealaatuinen ja tehokas hitsausprosessi tulee olemaan tulevaisuuden kehitystrendi.
Viime vuosina on kehitetty uusia laserhitsausprosesseja, kuten laserswing-hitsausta, monilaserhitsausta ja laserlentohitsausta, joiden hitsauslaatua ja -tehokkuutta on tutkittu teoreettisesti ja tutkittu prosessien avulla. Tulevaisuudessa on tärkeää yhdistää laserhitsausprosessit ja autokorin kevytmateriaalien hitsaus, heterogeenisten materiaalien hitsaus ja muut skenaariot tiiviisti. Lasersäteen swing-radan suunnittelu, monilaserhitsauksen energiavaikutusmekanismi ja lentohitsauksen tehokkuuden parantaminen sekä muita syvällistä tutkimusta kypsän kevyen autokorin hitsausprosessin kehittämiseksi.
Auton korin laserhitsausteknologiaa integroidaan syvästi älykkääseen teknologiaan. Auton korin laserhitsaustilan reaaliaikainen tunnistus ja prosessiparametrien takaisinkytkentäohjaus ovat ratkaisevassa roolissa hitsauksen laadussa. Nykyistä älykästä laserhitsausteknologiaa käytetään enimmäkseen hitsausta edeltävään reitin suunnitteluun ja seurantaan sekä hitsauksen jälkeiseen laaduntarkastukseen. Kotimainen ja ulkomainen tutkimus hitsausvirheiden havaitsemisessa ja parametrien adaptiivisessa säädössä on vielä lapsenkengissään, eikä laserhitsausprosessiparametrien adaptiivista säätöteknologiaa ole sovellettu auton korinvalmistuksessa.
Siksi laserhitsaustekniikan soveltamiseksi autokorin hitsausprosessien ominaisuuksiin tulevaisuudessa tulisi kehittää edistynyt monianturinen laserhitsauksen älykäs tunnistusjärjestelmä ja nopea ja tarkka hitsausrobotin ohjausjärjestelmä, jotta varmistetaan, että laserhitsauksen älykäs teknologia reaaliajassa ja jokaisen linkin tarkkuudella "esihitsausreitin suunnittelu - hitsausparametrit mukautuva ohjaus hitsauksen jälkeinen laatu verkossa tarkastus" -linkin kautta, jotta varmistetaan korkea laatu ja tehokas käsittely.
Maven-laserautomaatioyritys on keskittynyt laserteollisuuteen 14 vuoden ajan. Olemme erikoistuneet laserhitsaukseen. Meillä on robottikäsivarsilaserhitsauskone, pöytäautomaattinen laserhitsauskone, kädessä pidettävä laserhitsauskone. Lisäksi meillä on laserhitsauskone, laserleikkauskone ja lasermerkintäkaiverruskone. Meillä on paljon laserhitsausratkaisuja. Jos olet kiinnostunut, voit aina ottaa meihin yhteyttä.
Julkaisun aika: 09.12.2022
