Invoering
Omdat de carrosserie van het voertuig de drager is van andere delen van het voertuig, bepaalt de productietechnologie rechtstreeks de algehele productiekwaliteit van het voertuig.Lassen is een belangrijk productieproces bij de vervaardiging van autocarrosserieën.Momenteel omvatten de lastechnologieën die worden gebruikt voor het lassen van autocarrosserieën voornamelijk weerstandspuntlassen, MIG-lassen, MAG-lassen en laserlassen.
Laserlastechnologie als geavanceerde opto-elektromechanische integratielastechnologie heeft, vergeleken met de traditionele lastechnologie voor autocarrosserieën, de voordelen van een hoge energiedichtheid, hoge lassnelheid, kleine lasspanning en vervorming en goede flexibiliteit.
De structuur van de autocarrosserie is complex en de componenten ervan zijn voornamelijk dunwandig en gebogen.Het lassen van autocarrosserieën wordt geconfronteerd met een aantal problemen, zoals veranderingen in carrosseriemateriaal, verschillende diktes van carrosseriedelen, gediversifieerd lastraject en verbindingsvormen.Bovendien stelt het lassen van autocarrosserieën hoge eisen aan de laskwaliteit en lasefficiëntie.
Op basis van de juiste lasprocesparameters kan laserlassen de hoge vermoeiingssterkte en slagvastheid van de belangrijkste componenten van de carrosserie garanderen, om de laskwaliteit en levensduur van de carrosserie te garanderen.Laserlastechnologie kan zich aanpassen aan verschillende verbindingsvormen, verschillende diktes en verschillende materiaalsoorten bij het lassen van autocarrosserieonderdelen, om te voldoen aan de flexibele behoeften van de autocarrosserieproductie.Daarom is laserlastechnologie een belangrijk technisch middel om een hoogwaardige ontwikkeling van de auto-industrie te bereiken.
Laserlastechnologie van autocarrosserie
Laserlastechnologie met diepe penetratie van autocarrosserie
Het principe van het laser-lasproces met diepe penetratie (Figuur 1) is als volgt: wanneer de laservermogensdichtheid een bepaald niveau bereikt, verdampt het oppervlak van het materiaal en vormt een sleutelgat.Wanneer de metaaldampdruk in het gat een dynamisch evenwicht bereikt met de statische druk en oppervlaktespanning van de omringende vloeistof, kan de laser door het sleutelgat naar de bodem van het gat worden bestraald, en met de beweging van de laserstraal kan een continue laserstraal worden uitgezonden. las ontstaat.Tijdens het laserlassen met diepe penetratie is het niet nodig om hulpvloeimiddel of vulmiddel toe te voegen en kunnen de eigen materialen van het werkstuk aan elkaar worden gelast.
AFB.1 Schematisch diagram van het lasproces met laserdiepe penetratie
De las verkregen door laserlassen met diepe penetratie is over het algemeen glad en recht en de vervorming is klein, wat bevorderlijk is voor het verbeteren van de productienauwkeurigheid van de autocarrosserie.De hoge treksterkte van de las garandeert de laskwaliteit van de autocarrosserie.De lassnelheid is snel, wat bevorderlijk is voor het verbeteren van de lasproductie-efficiëntie.
Bij het lassen van autocarrosserieën kan het gebruik van laser-lasproces met diepe penetratie het aantal onderdelen, mallen en lasgereedschappen aanzienlijk verminderen, waardoor het lichaamsgewicht en de productiekosten worden verlaagd.Het laserlasproces met diepe penetratie heeft echter een slechte tolerantie voor de montageopening van de gelaste onderdelen, en de montageopening moet tussen 0,05 en 2 mm worden gecontroleerd.Als de montageopening te groot is, zullen lasfouten zoals poriën optreden.
Het huidige onderzoek toont aan dat de las met goede oppervlaktevorming, minder interne defecten en uitstekende mechanische eigenschappen kan worden verkregen door het optimaliseren van de procesparameters van laserlassen met diepe penetratie bij het lassen van hetzelfde materiaal als de carrosserie van een auto.De uitstekende mechanische eigenschappen van de las kunnen voldoen aan de behoeften van de lascomponenten van de autocarrosserie.Bij het lassen van autocarrosserieën is de ongelijksoortige metaallasertechnologie met diepe penetratie, vertegenwoordigd door aluminiumlegeringen en staal, echter nog niet volwassen.Hoewel lasnaden met uitstekende prestaties kunnen worden verkregen door het toevoegen van overgangslagen, is het invloedsmechanisme van verschillende overgangslaagmaterialen op de IMC-laag en hun werkingsmechanisme op de microstructuur van de las niet duidelijk, en is verder onderzoek nodig.
Lasproces voor laserdraadvulling van autocarrosserieën
Het principe van het laserlasproces met lasdraad is als volgt: een lasverbinding ontstaat door een specifieke lasdraad in de lasnaad voor te vullen of de lasdraad gelijktijdig aan te voeren tijdens het laserlasproces.Dit komt overeen met het invoeren van ongeveer homogeen lasdraadmateriaal in het smeltbad tijdens laserdieppenetratielassen.Het schematische diagram van het laserlasproces met lasdraad wordt getoond in Figuur 2.
AFB.2 Schematisch diagram van het lasproces met laserdraadvulling
Vergeleken met laserlassen met diepe penetratie heeft laserdraadvullassen twee voordelen bij het lassen van autocarrosserieën: ten eerste kan het de tolerantie van de montageopening tussen de te lassen autocarrosseriedelen aanzienlijk verbeteren en het probleem oplossen dat het laserlassen met diepe penetratie vereist te veel groefspeling;Ten tweede kan de weefselverdeling van het lasgebied worden verbeterd door lasdraden met verschillende samenstellingen te gebruiken, en vervolgens kunnen de lasprestaties worden geregeld.
Bij de vervaardiging van autocarrosserieën wordt het lasproces met laserdraadvulling voornamelijk gebruikt voor het lassen van aluminiumlegeringen en stalen delen van de carrosserie.Vooral bij het lasproces van aluminiumlegeringsonderdelen van autocarrosserieën is de oppervlaktespanning van het gesmolten zwembad klein, wat gemakkelijk kan leiden tot het instorten van het gesmolten zwembad, en het lasproces met laserdraadvulling kan het probleem van het instorten van het gesmolten zwembad beter oplossen. door het smelten van de lasdraad.
Lasersoldeertechnologie van autocarrosserie
Het principe van het lasersoldeerproces is als volgt: de laser wordt gebruikt als warmtebron, de laserstraal wordt na te zijn gefocusseerd op het oppervlak van de lasdraad belicht, de lasdraad wordt gesmolten, de gesmolten draad valt naar beneden en wordt tussen de lasdraad gevuld. te lassen onderdelen en metallurgische effecten zoals smelten en diffusie treden op tussen het vulmetaal en het werkstuk, zodat het werkstuk met elkaar verbonden wordt.In tegenstelling tot het laserdraadvullasproces smelt het lasersoldeerproces alleen de draad en niet het te lassen werkstuk.Lasersolderen heeft een goede lasstabiliteit, maar de treksterkte van de las is laag.AFB.3 toont de toepassing van het lasersoldeerproces bij het lassen van de kofferdeksel van auto's.
AFB.3 Toepassing van lasersolderen in auto's: (a) laserlassen van de achterklep;(b) Schematisch diagram van lasersolderen
Bij het lassen van autocarrosserieën wordt bij het lasersoldeerproces voornamelijk de lichaamsdelen gelast met lage eisen aan de verbindingssterkte, zoals het lassen tussen de bovenklep en de zijwand van de carrosserie, het lassen tussen de bovenste en onderste delen van de kofferbak deksel, enz., Volkswagen, Audi en andere high-end modellen van de bovenklep gebruiken een lasersoldeerproces.
De belangrijkste defecten in de lasersoldeerlasnaden van een autocarrosserie zijn onder meer randbijten, porositeit, lasvervorming, enz. De defecten kunnen uiteraard worden onderdrukt door procesparameters aan te passen en een multi-focus lasersoldeerproces te gebruiken.
Laserboogcomposietlastechnologie van autocarrosserie
Het principe van het laserboogcomposietlasproces is als volgt: door gebruik te maken van twee warmtebronnen, laser en boog, die tegelijkertijd op het oppervlak van het te lassen werkstuk inwerken, wordt het werkstuk gesmolten en gestold om een las te vormen.Figuur 4 toont het schematische diagram van het laserboogcomposietlasproces.
AFB.4 Schematisch diagram van het laserboogcomposietlasproces
Laserboogcomposietlassen heeft de voordelen van zowel laserlassen als booglassen: ten eerste wordt onder invloed van dubbele warmtebronnen de lassnelheid verbeterd, de warmte-inbreng klein, de lasvervorming klein en de kenmerken van laserlassen worden gehandhaafd;Ten tweede heeft het een beter overbruggingsvermogen en een grotere tolerantie voor de montageopening;Ten derde is de stollingssnelheid van het gesmolten bad laag, wat bevorderlijk is voor het elimineren van lasfouten zoals poriën en scheuren, en voor het verbeteren van de structuur en prestatie van de door hitte beïnvloede zone.Ten vierde kan het, vanwege het effect van de boog, materialen lassen met een hoog reflectievermogen en een hoge thermische geleidbaarheid, en is het scala aan toepassingsmaterialen breder.
Bij de vervaardiging van autocarrosserieën bestaat het laserboogcomposietlasproces voornamelijk uit het lassen van componenten van aluminiumlegeringen van de carrosserie en aluminium-staal ongelijksoortige metalen, en wordt lassen uitgevoerd voor onderdelen met grote montageopeningen, zoals het lassen van onderdelen van de autodeur, omdat de montageopening bevorderlijk is voor het spel van de brugprestaties van laserboogcomposietlassen.Bovendien wordt laser-MIG-boogcomposietlastechnologie ook toegepast op de zijdelingse bovenbalkpositie van de Audi-carrosserie.
Bij het lassen van autocarrosserieën heeft laserboogcomposietlassen het voordeel van een grotere spleettolerantie dan enkel laserlassen, maar de relatieve positie van laser en boog, laserlasparameters, boogparameters en andere factoren moeten uitgebreid in overweging worden genomen.Het warmte- en massaoverdrachtsgedrag bij laserbooglassen is complex, vooral het mechanisme van energieregulatie en IMC-dikte- en structuurregulatie bij het lassen van ongelijksoortige materialen is nog steeds onduidelijk, en verder onderzoek is nodig.
Andere laserlasprocessen voor autocarrosserieën
Laserlassen met diepe penetratie, laserdraadvullassen, lasersolderen en laserboogcomposietlassen en andere lasprocessen zijn meer volwassen theorie en uitgebreide praktische toepassingen.Met de verbetering van de eisen van de auto-industrie aan de efficiëntie van carrosserielassen en de toename van de vraag naar het lassen van ongelijksoortige materialen in de lichtgewicht automobielindustrie, is er aandacht besteed aan laserpuntlassen, laserzwaailassen, multi-laserstraallassen en laservluchtlassen. naar.
Laserpuntlasproces
Laserpuntlassen is een geavanceerde laserlastechnologie, die de voordelen heeft van een hoge lassnelheid en hoge lasprecisie.Het basisprincipe van laserpuntlassen is om de laserstraal op een bepaald punt op het te lassen onderdeel te concentreren, zodat het metaal op dat punt onmiddellijk smelt, door de laserdichtheid aan te passen om thermisch geleidend lassen of diepsmeltlassen te bereiken. Wanneer de laserstraal stopt met werken, stroomt het vloeibare metaal terug en stolt het tot een verbinding.
Er zijn twee hoofdvormen van laserpuntlassen: gepulseerd laserpuntlassen en continu laserpuntlassen.Gepulseerd laserpuntlassen De piekenergie van de laserstraal is hoog, maar de actietijd is kort en wordt meestal gebruikt voor het lassen van magnesiumlegeringen, aluminiumlegeringen en andere lichte metalen.Het gemiddelde vermogen van de laserstraal bij continu laserpuntlassen is hoog, de laseractietijd is lang en wordt veel gebruikt bij het lassen van staal.
In termen van het lassen van autocarrosserieën heeft laserpuntlassen, vergeleken met weerstandspuntlassen, de voordelen van contactloos, het puntlastraject kan onafhankelijk worden ontworpen, enz., wat kan voldoen aan de eisen van hoogwaardig lassen onder verschillende overlappingsopeningen van carrosseriematerialen voor auto's.
Laser-swing-lasproces
Laserzwaailassen is een nieuwe laserlastechnologie die de afgelopen jaren is voorgesteld en waarover veel zorgen bestaan.Het principe van deze technologie is: door een galvanometergroep op de laserlaskop te integreren, is de laserstraal snel, ordelijk en binnen een klein bereik, om het effect te bereiken van de laserstraal die tijdens het roeren naar voren beweegt.
De belangrijkste zwaaitrajecten bij het laser-zwaailasproces omvatten dwarszwaai, longitudinale zwaai, cirkelvormige zwaai en oneindige zwaai.Het laserzwaailasproces heeft aanzienlijke voordelen bij het lassen van autocarrosserieën.Onder invloed van de laserstraalzwaai wordt de stromingstoestand van het gesmolten zwembad aanzienlijk veranderd.Daarom kan het proces niet alleen het niet-gesmolten defect elimineren, korrelverfijning bereiken en de porositeit bij het lassen van hetzelfde autocarrosseriemateriaal onderdrukken.Bovendien kan het ook de problemen verbeteren, zoals onvoldoende menging van verschillende materialen en slechte mechanische eigenschappen van lassen bij het lassen van heterogene materialen van de autocarrosserie.
Lasproces met meerdere laserstralen
Momenteel kan de optische vezellaser in meerdere laserstralen worden verdeeld door een splittermodule die in de laskop is geïnstalleerd.Multi-laserstraallassen is gelijk aan het toepassen van meerdere warmtebronnen in het lasproces. Door de energieverdeling van de straal aan te passen, kunnen verschillende stralen verschillende functies bereiken, zoals: de straal met een hogere energiedichtheid is de hoofdstraal, verantwoordelijk voor diepe penetratielassen;De lagere energiedichtheid van de straal kan het oppervlak van het materiaal reinigen en voorverwarmen, en de absorptie van laserstraalenergie door het materiaal vergroten.
Gegalvaniseerd staal met hoge sterkte wordt veel gebruikt in de carrosserie van auto's.Multi-laserstraallastechnologie kan het verdampingsgedrag van zinkdamp en het dynamische gedrag van het gesmolten zwembad in het lasproces van gegalvaniseerde staalplaten verbeteren, het sputterprobleem verbeteren en de treksterkte van de las vergroten.
Laservluchtlasproces
De laservluchtlastechnologie is een nieuwe laserlastechnologie, die een hoge lasefficiëntie heeft en onafhankelijk kan worden ontworpen.Het basisprincipe van laservluchtlassen is dat wanneer de laserstraal invalt op de X- en Y-spiegels van de scanspiegel, de hoek van de spiegel wordt geregeld door onafhankelijke programmering om de afbuiging van de laserstraal onder elke hoek te bereiken.
Het traditionele laserlassen van autocarrosserieën is voornamelijk afhankelijk van de synchrone beweging van de laserlaskop, aangedreven door een lasrobot, om een laseffect te bereiken.De lasefficiëntie van een autocarrosserie wordt echter ernstig beperkt door de repetitieve heen en weer gaande beweging van de lasrobot als gevolg van het grote aantal lassen en de lange laslengte.Bij laservluchtlassen hoeft u daarentegen alleen de hoek van de spiegel aan te passen om lassen binnen een bepaald bereik te bereiken.Daarom kan laservluchtlastechnologie de lasefficiëntie aanzienlijk verbeteren en heeft het brede toepassingsmogelijkheden.
Samenvatting en vooruitzicht
Met de ontwikkeling van de auto-industrie zal de toekomstige carrosserielastechnologie zich in twee aspecten blijven ontwikkelen: lasproces en intelligente technologie.
De carrosserie van auto's, vooral de carrosserie van nieuwe energievoertuigen, ontwikkelt zich in de richting van lichtgewicht.Lichtgewicht legeringen, composietmaterialen en ongelijksoortige materialen zullen op grotere schaal worden gebruikt in de carrosserie van auto's. Het conventionele laserlasproces is moeilijk om aan de lasvereisten te voldoen, dus een kwalitatief hoogstaand en efficiënt lasproces zal de toekomstige ontwikkelingstrend worden.
De afgelopen jaren zijn opkomende laserlasprocessen, zoals laserzwaailassen, multi-laserstraallassen, laservluchtlassen, enz., voorlopig theoretisch onderzoek en procesverkenning geweest in termen van laskwaliteit en lasefficiëntie.In de toekomst is het noodzakelijk om het opkomende laserlasproces nauw te combineren met lichtgewicht materialen en ongelijksoortige materialen, lasscènes van autocarrosserieën, diepgaand onderzoek te doen naar het ontwerp van het laserstraalzwaaitraject, het actiemechanisme van multi-laserstraalenergie en de verbetering van de efficiëntie van vlieglassen, en het verkennen van een volwassen lasproces voor lichtgewicht autocarrosserieën.
De laserlastechnologie van de autocarrosserie is diep geïntegreerd met intelligente technologie.De real-time perceptie van de laserlasstatus van de autocarrosserie en de feedbackcontrole van procesparameters spelen een beslissende rol in de laskwaliteit.De huidige intelligente laserlastechnologie wordt vooral gebruikt voor het plannen en volgen van trajecten voorafgaand aan het lassen en voor kwaliteitscontrole na het lassen.In binnen- en buitenland bevindt het onderzoek naar lasdefectdetectie en parameteradaptieve controle zich nog in de beginfase, en de parameteradaptieve controletechnologie van het laserlasproces is nog niet toegepast bij de productie van autocarrosserieën.
Daarom zou, met het oog op de toepassingskenmerken van laserlastechnologie bij het lassen van autocarrosserieën, een intelligent detectiesysteem voor laserlassen met geavanceerde multisensoren als kern en een snel en uiterst nauwkeurig lasrobotbesturingssysteem moeten worden ontwikkeld. ontwikkeld in de toekomst om de real-time en nauwkeurigheid van alle aspecten van intelligente laserlastechnologie te garanderen.Open de link ‘trajectplanning vóór het lassen – parameteradaptieve controle van de laskwaliteit, online detectie na het lassen’ om een hoogwaardige en efficiënte verwerking te garanderen.
Posttijd: 16 oktober 2023