Introdución
Como a carrocería do vehículo é o portador doutras partes do vehículo, a súa tecnoloxía de fabricación determina directamente a calidade global de fabricación do vehículo.A soldadura é un proceso de produción importante no proceso de fabricación de carrocerías de automóbiles.Na actualidade, as tecnoloxías de soldadura utilizadas para a soldadura de carrocerías de automóbiles inclúen principalmente a soldadura por puntos por resistencia, a soldadura MIG, a soldadura MAG e a soldadura con láser.
A tecnoloxía de soldadura con láser como tecnoloxía de soldadura de integración optoelectromecánica avanzada, en comparación coa tecnoloxía tradicional de soldadura da carrocería do automóbil, ten as vantaxes de alta densidade de enerxía, velocidade de soldeo rápida, pequena tensión e deformación de soldadura e boa flexibilidade.
A estrutura da carrocería do automóbil é complexa e os seus compoñentes son principalmente de paredes finas e curvas.A soldadura da carrocería do automóbil enfróntase a algunhas dificultades, como cambios no material da carrocería, diferentes grosores das partes do corpo, traxectoria de soldadura diversificada e formas de xunta.Ademais, a soldadura da carrocería do automóbil ten altos requisitos de calidade e eficiencia da soldadura.
En función dos parámetros adecuados do proceso de soldadura, a soldadura con láser pode garantir a alta resistencia á fatiga e a resistencia ao impacto dos compoñentes clave da carrocería do coche, para garantir a calidade da soldadura e a vida útil da carrocería.A tecnoloxía de soldadura con láser pode adaptarse a diferentes formas de xuntas, diferentes grosores e diferentes tipos de materiais de soldadura de pezas de carrocería para satisfacer as necesidades flexibles da fabricación de carrocerías.Polo tanto, a tecnoloxía de soldadura con láser é un medio técnico importante para lograr un desenvolvemento de alta calidade da industria do automóbil.
Tecnoloxía de soldadura con láser da carrocería do automóbil
Tecnoloxía de soldadura de penetración profunda con láser da carrocería do automóbil
O principio do proceso de soldadura por penetración profunda con láser (Figura 1) é o seguinte: cando a densidade de potencia do láser alcanza un certo nivel, a superficie do material vaporízase, formando un oco da chave.Cando a presión de vapor do metal no burato alcanza un equilibrio dinámico coa presión estática e a tensión superficial do líquido circundante, o láser pode irradiarse ata o fondo do burato a través do oco da chave, e co movemento do raio láser, un fórmase soldadura.Durante o proceso de soldadura de penetración profunda con láser, non hai necesidade de engadir fluxo ou recheo auxiliar, e os propios materiais da peza de traballo pódense soldar entre si.
FIG.1 Diagrama esquemático do proceso de soldadura por penetración profunda con láser
A soldadura obtida mediante soldadura de penetración profunda con láser é xeralmente suave e recta, e a deformación é pequena, o que favorece a mellora da precisión de fabricación da carrocería do automóbil.A alta resistencia á tracción da soldadura garante a calidade da soldadura da carrocería do automóbil.A velocidade de soldadura é rápida, o que favorece a mellora da eficiencia da produción de soldadura.
No proceso de soldadura da carrocería do automóbil, o uso do proceso de soldadura de penetración profunda con láser pode reducir moito o número de pezas, moldes e ferramentas de soldeo, reducindo así o peso corporal e os custos de produción.Non obstante, o proceso de soldadura por penetración profunda con láser ten unha mala tolerancia para a brecha de montaxe das pezas soldadas, e a fenda de montaxe debe controlarse entre 0,05 e 2 mm.Se o espazo de montaxe é demasiado grande, produciranse defectos de soldadura como poros.
A investigación actual mostra que a soldadura con boa formación superficial, menos defectos internos e excelentes propiedades mecánicas pódese obter optimizando os parámetros do proceso de soldadura de penetración profunda con láser na soldadura do mesmo material da carrocería do automóbil.As excelentes propiedades mecánicas da soldadura poden satisfacer as necesidades dos compoñentes de soldeo da carrocería do automóbil.Non obstante, na soldadura de carrocería de automóbiles, a tecnoloxía de soldadura de penetración profunda con láser metálico diferente representada pola aliaxe de aluminio e o aceiro non está madura.Aínda que se poden obter costuras de soldadura con excelente rendemento engadindo capas de transición, o mecanismo de influencia de diferentes materiais de capa de transición na capa IMC e o seu mecanismo de acción na microestrutura de soldadura non están claros, polo que se necesitan máis investigacións.
Proceso de soldadura de recheo de fío láser da carrocería do automóbil
O principio do proceso de soldadura do fío de recheo con láser é o seguinte: fórmase unha unión soldada recheando previamente un fío de soldadura específico na soldadura ou alimentando o fío de soldadura simultaneamente durante o proceso de soldadura con láser.Isto equivale a introducir material de fío de soldadura aproximadamente homoxéneo na piscina de soldadura durante a soldadura de penetración profunda con láser.O diagrama esquemático do proceso de soldadura do fío de recheo con láser móstrase na Figura 2.
FIG.2 Diagrama esquemático do proceso de soldadura de recheo de fío láser
En comparación coa soldadura de penetración profunda con láser, a soldadura de recheo de fío con láser ten dúas vantaxes na soldadura de carrocería automática: en primeiro lugar, pode mellorar moito a tolerancia da brecha de montaxe entre as partes da carrocería que se van soldar e resolver o problema de que a soldadura de penetración profunda con láser. require demasiada separación do suco;En segundo lugar, pódese mellorar a distribución do tecido da zona de soldadura mediante o uso de fíos de soldadura con diferentes contidos de composición e, a continuación, pódese regular o rendemento da soldadura.
No proceso de fabricación de carrocerías de automóbiles, o proceso de soldadura de recheo de fío láser utilízase principalmente para soldar pezas de aliaxe de aluminio e aceiro do corpo.Especialmente no proceso de soldadura de pezas de aliaxe de aluminio da carrocería do automóbil, a tensión superficial da piscina fundida é pequena, o que é fácil de provocar o colapso da piscina fundida, e o proceso de soldadura de recheo de fío láser pode resolver mellor o problema do colapso da piscina fundida. ao fundir o fío de soldadura.
Tecnoloxía de soldadura con láser da carrocería do automóbil
O principio do proceso de soldadura con láser é o seguinte: o láser utilízase como fonte de calor, o raio láser ilumínase ata a superficie do fío de soldeo despois de enfocarse, o fío de soldeo derrétese, o fío derretido cae e énchese entre os pezas a soldar e efectos metalúrxicos como a fusión e a difusión ocorren entre o metal de recheo e a peza de traballo, polo que a peza está conectada.A diferenza do proceso de soldadura de recheo de fío láser, o proceso de soldadura con láser só funde o fío e non derrete a peza a soldar.A soldadura con láser ten unha boa estabilidade de soldadura, pero a resistencia á tracción da soldadura é baixa.FIG.A figura 3 mostra a aplicación do proceso de soldadura con láser na soldadura da tapa do maletero do automóbil.
FIG.3 Aplicación da soldadura con láser no automóbil: (a) soldadura con láser do capó traseiro;(b) Diagrama esquemático da soldadura con láser
No proceso de soldadura da carrocería do automóbil, o proceso de soldadura con láser é principalmente soldar as partes do corpo con requisitos de baixa resistencia das articulacións, como a soldadura entre a tapa superior e a parede lateral do corpo, a soldadura entre as partes superior e inferior do maleteiro. tapa, etc., Volkswagen, Audi e outros modelos de gama alta da tapa superior están usando proceso de soldadura con láser.
Os principais defectos na costura de soldadura de soldadura con láser da carrocería do automóbil inclúen mordida de bordo, porosidade, deformación da soldadura, etc. Obviamente, os defectos pódense suprimir axustando os parámetros do proceso e utilizando o proceso de soldadura con láser multifoco.
Tecnoloxía de soldeo composto por arco láser da carrocería do automóbil
O principio do proceso de soldeo composto por arco láser é o seguinte: usando dúas fontes de calor de láser e arco para actuar sobre a superficie da peza que se vai soldar ao mesmo tempo, a peza de traballo é fundida e solidificada para formar unha soldadura.A figura 4 mostra o diagrama esquemático do proceso de soldadura composto por arco láser.
FIG.4 Diagrama esquemático do proceso de soldadura composto por arco láser
A soldadura con arco láser composto ten as vantaxes tanto da soldadura con láser como da soldadura por arco: primeiro, baixo a acción de fontes de calor dobres, mellora a velocidade de soldadura, a entrada de calor é pequena, a deformación da soldadura é pequena e as características da soldadura con láser. mantéñense;En segundo lugar, ten unha mellor capacidade de ponte e unha maior tolerancia á brecha de montaxe;En terceiro lugar, a taxa de solidificación da piscina fundida é lenta, o que favorece a eliminación de defectos de soldadura como poros e fendas e mellora a estrutura e o rendemento da zona afectada pola calor.En cuarto lugar, debido ao efecto do arco, pode soldar materiais con alta reflectividade e alta condutividade térmica, e a gama de materiais de aplicación é máis ampla.
No proceso de fabricación de carrocerías de automóbiles, o proceso de soldadura composta con arco láser consiste principalmente en soldar compoñentes de aliaxe de aluminio da carrocería e metais disímiles de aluminio e aceiro, e a soldadura realízase para pezas con grandes espazos de montaxe, como a soldadura de pezas de a porta do coche, porque o espazo de montaxe é propicio para o xogo do rendemento da ponte de soldadura con arco láser composto.Ademais, a tecnoloxía de soldadura con arco composto por láser-MIG tamén se aplica á posición do feixe superior lateral da carrocería Audi.
No proceso de soldadura da carrocería do automóbil, a soldadura con arco láser composto ten a vantaxe dunha maior tolerancia á brecha que a soldadura con láser único, pero a posición relativa do láser e do arco, os parámetros de soldadura con láser, os parámetros de arco e outros factores deben ser considerados de forma exhaustiva.O comportamento da transferencia de calor e masa na soldadura con arco láser é complexo, especialmente o mecanismo de regulación enerxética e a regulación do espesor IMC e da estrutura na soldadura de materiais disímiles aínda non está claro, polo que se necesitan máis investigacións.
Outros procesos de soldadura con láser de carrocería de automóbiles
A soldadura de penetración profunda con láser, a soldadura de recheo de fío con láser, a soldadura con láser e a soldadura con arco láser compostos e outros procesos de soldadura foron unha teoría máis madura e amplas aplicacións prácticas.Coa mellora dos requisitos da industria do automóbil para a eficiencia da soldadura do corpo e o aumento da demanda de soldadura de materiais disímiles na fabricación de automóbiles lixeiros, prestouse atención á soldadura por puntos con láser, á soldadura oscilante con láser, á soldadura multiláser e á soldadura en voo con láser. a.
Proceso de soldadura por puntos láser
A soldadura por puntos con láser é unha tecnoloxía avanzada de soldadura con láser, que ten as vantaxes dunha velocidade de soldeo rápida e unha alta precisión de soldeo.O principio básico da soldadura por puntos con láser é enfocar o raio láser a un determinado punto da peza que se vai soldar, de xeito que o metal no punto se derrita instantáneamente, axustando a densidade do láser para lograr a soldadura por condución térmica ou o efecto de soldadura por fusión profunda. , cando o raio láser deixa de actuar, o metal líquido refluxo, solidificouse para formar unha unión.
Hai dúas formas principais de soldadura por puntos con láser: soldadura por puntos con láser pulsado e soldadura por puntos con láser continuo.A enerxía máxima do feixe láser de soldadura por puntos con láser pulsado é alta, pero o tempo de acción é curto, xeralmente utilízase para soldar a aliaxe de magnesio, a aliaxe de aluminio e outros metais lixeiros.A potencia media do raio láser na soldadura continua por puntos con láser é alta, o tempo de acción do láser é longo e úsase amplamente na soldadura de aceiro.
En termos de soldadura de carrocería de automóbiles, en comparación coa soldadura por puntos por resistencia, a soldadura por puntos con láser ten as vantaxes de non contacto, a traxectoria de soldadura por puntos pode deseñarse de forma independente, etc. materiais da carrocería do automóbil.
Proceso de soldadura por láser
A soldadura con láser é unha nova tecnoloxía de soldadura con láser proposta nos últimos anos, que foi moi preocupada.O principio desta tecnoloxía é: ao integrar un grupo de galvanómetros no cabezal de soldadura con láser, o raio láser é rápido, ordenado e nun pequeno rango, para lograr o efecto do raio láser avanzando mentres se axita.
As principais traxectorias de balance no proceso de soldadura con láser inclúen balance transversal, balance lonxitudinal, balance circular e balance infinito.O proceso de soldadura con láser ten vantaxes significativas na soldadura da carrocería do automóbil.Baixo a acción do balance do feixe láser, o estado de fluxo da piscina fundida cambia significativamente.Polo tanto, o proceso non só pode eliminar o defecto non fundido, lograr o refinamento do gran e suprimir a porosidade na soldadura do mesmo material da carrocería do automóbil.Ademais, tamén pode mellorar os problemas como a mestura insuficiente de diferentes materiais e as malas propiedades mecánicas das soldaduras na soldadura de materiais heteroxéneos da carrocería do automóbil.
Proceso de soldadura multi-láser
Na actualidade, o láser de fibra óptica pódese dividir en múltiples raios láser mediante un módulo divisor instalado no cabezal de soldadura.A soldadura por feixe con láser múltiple é equivalente a aplicar varias fontes de calor no proceso de soldadura, axustando a distribución de enerxía do feixe, os diferentes feixes poden acadar diferentes funcións, como: o feixe con maior densidade de enerxía é o feixe principal, responsable da profundidade. soldadura por penetración;A menor densidade de enerxía do feixe pode limpar e prequentar a superficie do material e aumentar a absorción da enerxía do feixe láser polo material.
O material de aceiro galvanizado de alta resistencia é amplamente utilizado na carrocería do automóbil.A tecnoloxía de soldadura por feixe multiláser pode mellorar o comportamento de evaporación do vapor de cinc e o comportamento dinámico da piscina fundida no proceso de soldadura de placas de aceiro galvanizado, mellorar o problema de pulverización catódica e mellorar a resistencia á tracción da soldadura.
Proceso de soldadura en voo con láser
A tecnoloxía de soldadura en voo con láser é unha nova tecnoloxía de soldadura con láser, que ten unha alta eficiencia de soldadura e pode deseñarse de forma independente.O principio básico da soldadura en voo con láser é que cando o raio láser incide nos espellos X e Y do espello de dixitalización, o ángulo do espello está controlado mediante programación independente para conseguir a desviación do raio láser en calquera ángulo.
A soldadura tradicional con láser da carrocería do automóbil depende principalmente do movemento sincrónico do cabezal de soldadura con láser impulsado por un robot de soldadura para lograr o efecto de soldeo.Non obstante, a eficiencia de soldadura da carrocería do automóbil está severamente limitada polo movemento alternativo repetitivo do robot de soldadura debido á gran cantidade de soldaduras e á longa lonxitude das soldaduras.Pola contra, a soldadura en voo con láser só precisa axustar o ángulo do espello para lograr a soldadura dentro dun determinado rango.Polo tanto, a tecnoloxía de soldadura en voo con láser pode mellorar significativamente a eficiencia da soldadura e ten amplas perspectivas de aplicación.
Resumo e perspectiva
Co desenvolvemento da industria do automóbil, a futura tecnoloxía de soldadura de carrocerías seguirá desenvolvéndose en dous aspectos: proceso de soldadura e tecnoloxía intelixente.
A carrocería do automóbil, especialmente a carrocería do vehículo de nova enerxía, está a desenvolverse na dirección do lixeiro.As aliaxes lixeiras, os materiais compostos e os materiais diferentes serán máis amplamente utilizados na carrocería do automóbil, o proceso de soldadura con láser convencional é difícil de satisfacer os seus requisitos de soldadura, polo que o proceso de soldadura de alta calidade e eficiente converterase na tendencia de desenvolvemento futuro.
Nos últimos anos, os procesos de soldadura con láser emerxentes, como a soldadura oscilante con láser, a soldadura multiláser, a soldadura en voo con láser, etc., foron unha investigación teórica preliminar e unha exploración de procesos en termos de calidade e eficiencia da soldadura.No futuro, é necesario combinar estreitamente o proceso de soldadura con láser emerxente con materiais lixeiros e escenas de soldadura de materiais diferentes da carrocería do automóbil, realizar investigacións en profundidade sobre o deseño da traxectoria de balance do feixe láser, o mecanismo de acción da enerxía do feixe láser múltiple. e a mellora da eficiencia da soldadura en voo, e explorar un proceso maduro de soldadura de carrocería de automóbil lixeiro.
A tecnoloxía de soldadura con láser da carrocería do automóbil está profundamente integrada coa tecnoloxía intelixente.A percepción en tempo real do estado de soldadura con láser da carrocería do automóbil e o control de retroalimentación dos parámetros do proceso xogan un papel decisivo na calidade da soldadura.A actual tecnoloxía intelixente de soldadura con láser úsase principalmente para a planificación e seguimento da traxectoria previa á soldadura e a inspección de calidade posterior á soldadura.No país e no estranxeiro, a investigación sobre a detección de defectos de soldadura e o control adaptativo dos parámetros aínda está na fase inicial, e a tecnoloxía de control adaptativo dos parámetros do proceso de soldadura con láser non se aplicou na fabricación de carrocerías de automóbiles.
Polo tanto, tendo en conta as características de aplicación da tecnoloxía de soldadura con láser no proceso de soldeo da carrocería do automóbil, debe ser un sistema de detección intelixente para a soldadura con láser con multisensores avanzados como núcleo e un sistema de control de robot de soldadura de alta velocidade e alta precisión. desenvolvido no futuro para garantir o tempo real e a precisión de todos os aspectos da tecnoloxía de soldadura con láser intelixente.Abra a ligazón "Planificación da traxectoria previa á soldadura: control adaptativo de parámetros da detección en liña da calidade da soldadura despois da soldadura" para garantir un procesamento eficiente e de alta calidade.
Hora de publicación: 16-Oct-2023