pengenalan
Memandangkan badan kenderaan adalah pembawa bahagian lain kenderaan, teknologi pembuatannya secara langsung menentukan kualiti pembuatan keseluruhan kenderaan.Kimpalan merupakan proses pengeluaran yang penting dalam proses pembuatan badan automobil.Pada masa ini, teknologi kimpalan yang digunakan untuk kimpalan badan automotif terutamanya termasuk kimpalan titik rintangan, kimpalan MIG, kimpalan MAG dan kimpalan laser.
Teknologi kimpalan laser sebagai teknologi kimpalan integrasi optoelektromekanikal termaju, berbanding dengan teknologi kimpalan badan automobil tradisional, mempunyai kelebihan ketumpatan tenaga tinggi, kelajuan kimpalan cepat, tegasan dan ubah bentuk kimpalan kecil, dan fleksibiliti yang baik.
Struktur badan kereta adalah kompleks, dan komponennya terutamanya berdinding nipis dan melengkung.Kimpalan badan kereta menghadapi beberapa kesukaran, seperti perubahan dalam bahan badan, ketebalan bahagian badan yang berbeza, trajektori kimpalan yang pelbagai dan bentuk sendi.Di samping itu, kimpalan badan kereta mempunyai keperluan yang tinggi terhadap kualiti kimpalan dan kecekapan kimpalan.
Berdasarkan parameter proses kimpalan yang sesuai, kimpalan laser boleh memastikan kekuatan keletihan yang tinggi dan keliatan impak komponen utama badan kereta, untuk memastikan kualiti kimpalan dan hayat perkhidmatan badan kereta.Teknologi kimpalan laser boleh menyesuaikan diri dengan bentuk sendi yang berbeza, ketebalan yang berbeza dan jenis bahan kimpalan bahagian badan auto yang berbeza, untuk memenuhi keperluan fleksibel pembuatan badan auto.Oleh itu, teknologi kimpalan laser adalah cara teknikal yang penting untuk mencapai pembangunan industri automotif yang berkualiti tinggi.
Teknologi kimpalan laser badan kereta
Teknologi kimpalan penembusan dalam laser badan kereta
Prinsip proses kimpalan penembusan dalam laser (Rajah 1) adalah seperti berikut: apabila ketumpatan kuasa laser mencapai tahap tertentu, permukaan bahan mengewap, membentuk lubang kunci.Apabila tekanan wap logam di dalam lubang mencapai keseimbangan dinamik dengan tekanan statik dan ketegangan permukaan cecair sekeliling, laser boleh disinari ke bahagian bawah lubang melalui lubang kunci, dan dengan pergerakan pancaran laser, sinaran berterusan kimpalan terbentuk.Semasa proses kimpalan penembusan dalam laser, tidak perlu menambah fluks atau pengisi tambahan, dan bahan bahan kerja sendiri boleh dikimpal bersama.
Gbr.1 Gambarajah skematik proses kimpalan penembusan dalam laser
Kimpalan yang diperolehi oleh kimpalan penembusan dalam laser biasanya licin dan lurus, dan ubah bentuknya kecil, yang kondusif untuk meningkatkan ketepatan pembuatan badan kereta.Kekuatan tegangan tinggi kimpalan memastikan kualiti kimpalan badan kereta.Kelajuan kimpalan adalah pantas, yang kondusif untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran kimpalan.
Dalam proses kimpalan badan kereta, penggunaan proses kimpalan penembusan dalam laser dapat mengurangkan bilangan bahagian, acuan dan alat kimpalan, dengan itu mengurangkan berat badan dan kos pengeluaran.Walau bagaimanapun, proses kimpalan penembusan dalam laser mempunyai toleransi yang lemah untuk jurang pemasangan bahagian yang dikimpal, dan jurang pemasangan perlu dikawal antara 0.05 dan 2 mm.Sekiranya jurang pemasangan terlalu besar, kecacatan kimpalan seperti liang akan berlaku.
Penyelidikan semasa menunjukkan bahawa kimpalan dengan pembentukan permukaan yang baik, kurang kecacatan dalaman dan sifat mekanikal yang sangat baik boleh diperolehi dengan mengoptimumkan parameter proses kimpalan penembusan dalam laser dalam kimpalan bahan yang sama badan kereta.Sifat mekanikal kimpalan yang sangat baik dapat memenuhi keperluan komponen kimpalan badan kereta.Walau bagaimanapun, dalam kimpalan badan kereta, teknologi kimpalan penembusan dalam laser logam yang berbeza yang diwakili oleh aloi aluminium dan keluli tidak matang.Walaupun jahitan kimpalan dengan prestasi cemerlang boleh diperoleh dengan menambah lapisan peralihan, mekanisme pengaruh bahan lapisan peralihan yang berbeza pada lapisan IMC dan mekanisme tindakannya pada struktur mikro kimpalan tidak jelas, dan kajian lanjut diperlukan.
Proses kimpalan pengisian wayar laser badan kereta
Prinsip proses kimpalan wayar pengisi laser adalah seperti berikut: sambungan yang dikimpal dibentuk dengan pra-mengisi wayar kimpalan tertentu dalam kimpalan atau memberi makan wayar kimpalan secara serentak semasa proses kimpalan laser.Ini bersamaan dengan memasukkan lebih kurang bahan dawai kimpalan homogen ke dalam kolam kimpalan semasa kimpalan penembusan dalam laser.Gambarajah skematik proses kimpalan wayar pengisi laser ditunjukkan dalam Rajah 2.
Gbr.2 Gambarajah skematik proses kimpalan pengisian wayar laser
Berbanding dengan kimpalan penembusan dalam laser, kimpalan pengisian wayar laser mempunyai dua kelebihan dalam kimpalan badan auto: pertama, ia dapat meningkatkan toleransi jurang pemasangan antara bahagian badan auto yang akan dikimpal, dan menyelesaikan masalah kimpalan penembusan dalam laser. memerlukan terlalu banyak kelegaan alur;Kedua, pengedaran tisu kawasan kimpalan boleh diperbaiki dengan menggunakan wayar kimpalan dengan kandungan komposisi yang berbeza, dan kemudian prestasi kimpalan boleh dikawal.
Dalam proses pembuatan badan automobil, proses kimpalan pengisian wayar laser digunakan terutamanya untuk mengimpal bahagian aloi aluminium dan keluli badan.Terutamanya dalam proses kimpalan bahagian aloi aluminium badan kereta, tegangan permukaan kolam lebur adalah kecil, yang mudah membawa kepada keruntuhan kolam lebur, dan proses kimpalan pengisian wayar laser dapat menyelesaikan masalah keruntuhan kolam lebur dengan lebih baik. dengan mencairkan wayar kimpalan.
Teknologi pematerian laser badan kereta
Prinsip proses pematerian laser adalah seperti berikut: laser digunakan sebagai sumber haba, pancaran laser diterangi ke permukaan wayar kimpalan selepas difokuskan, wayar kimpalan cair, wayar cair jatuh dan diisi antara bahagian yang hendak dikimpal, dan kesan metalurgi seperti lebur dan resapan berlaku antara logam pengisi dan bahan kerja, supaya bahan kerja disambungkan.Tidak seperti proses kimpalan pengisian wayar laser, proses pematerian laser hanya mencairkan wayar dan tidak mencairkan bahan kerja yang hendak dikimpal.Pateri laser mempunyai kestabilan kimpalan yang baik, tetapi kekuatan tegangan kimpalan adalah rendah.Gbr.3 menunjukkan aplikasi proses pematerian laser dalam kimpalan penutup but kereta.
Gbr.3 Penggunaan pematerian laser dalam kereta: (a) kimpalan laser pada hud belakang;(b) Gambarajah skematik pematerian laser
Dalam proses kimpalan badan kereta, proses pematerian laser terutamanya mengimpal bahagian badan dengan keperluan kekuatan sendi yang rendah, seperti kimpalan antara penutup atas dan dinding sisi badan, kimpalan antara bahagian atas dan bawah batang. penutup, dsb., Volkswagen, Audi dan model mewah lain pada penutup atas menggunakan proses pematerian laser.
Kecacatan utama dalam jahitan kimpalan pematerian laser badan kereta termasuk gigitan tepi, keliangan, ubah bentuk kimpalan, dan lain-lain. Kecacatan boleh ditindas dengan jelas dengan melaraskan parameter proses dan menggunakan proses pematerian laser berbilang fokus.
Teknologi kimpalan komposit arka laser badan kereta
Prinsip proses kimpalan komposit laser-arka adalah seperti berikut: menggunakan dua sumber haba laser dan arka untuk bertindak pada permukaan bahan kerja yang akan dikimpal pada masa yang sama, bahan kerja dicairkan dan dipadatkan untuk membentuk kimpalan.Rajah 4 menunjukkan gambarajah skematik proses kimpalan komposit arka laser.
Gbr.4 Gambarajah skematik proses kimpalan komposit arka laser
Kimpalan komposit laser-arka mempunyai kelebihan kedua-dua kimpalan laser dan kimpalan arka: pertama, di bawah tindakan sumber haba berganda, kelajuan kimpalan bertambah baik, input haba adalah kecil, ubah bentuk kimpalan adalah kecil, dan ciri-ciri kimpalan laser dikekalkan;Kedua, ia mempunyai keupayaan merapatkan yang lebih baik dan toleransi yang lebih besar terhadap jurang pemasangan;Ketiga, kadar pemejalan kolam lebur adalah perlahan, yang kondusif untuk menghapuskan kecacatan kimpalan seperti liang dan retak, dan meningkatkan struktur dan prestasi zon terjejas haba.Keempat, disebabkan oleh kesan arka, ia boleh mengimpal bahan dengan pemantulan tinggi dan kekonduksian terma yang tinggi, dan julat bahan aplikasi lebih luas.
Dalam proses pembuatan badan kereta, proses kimpalan komposit laser-arka adalah terutamanya untuk mengimpal komponen aloi aluminium badan dan logam aluminium-keluli yang berbeza, dan kimpalan dilakukan untuk bahagian yang mempunyai jurang pemasangan yang besar, seperti kimpalan bahagian pintu kereta, kerana jurang pemasangan adalah kondusif untuk bermain prestasi jambatan kimpalan komposit laser-arka.Selain itu, teknologi kimpalan komposit arka laser-MIG juga digunakan pada kedudukan rasuk atas sisi badan Audi.
Dalam proses kimpalan badan kereta, kimpalan komposit laser-arka mempunyai kelebihan toleransi jurang yang lebih besar daripada kimpalan laser tunggal, tetapi kedudukan relatif laser dan arka, parameter kimpalan laser, parameter arka dan faktor lain harus dipertimbangkan secara menyeluruh.Tingkah laku pemindahan haba dan jisim dalam kimpalan arka laser adalah kompleks, terutamanya mekanisme peraturan tenaga dan ketebalan IMC dan peraturan struktur dalam kimpalan bahan yang berbeza masih tidak jelas, dan penyelidikan lanjut diperlukan.
Proses kimpalan laser badan automotif lain
Kimpalan penembusan dalam laser, kimpalan pengisian wayar laser, pematerian laser dan kimpalan komposit arka laser dan proses kimpalan lain telah menjadi teori yang lebih matang dan aplikasi praktikal yang meluas.Dengan peningkatan keperluan industri automotif untuk kecekapan kimpalan badan dan peningkatan permintaan untuk kimpalan bahan yang berbeza dalam pembuatan automotif ringan, kimpalan titik laser, kimpalan ayunan laser, kimpalan rasuk berbilang laser dan kimpalan penerbangan laser telah diberi perhatian. kepada.
Proses kimpalan titik laser
Kimpalan titik laser ialah teknologi kimpalan laser canggih, yang mempunyai kelebihan kelajuan kimpalan yang cepat dan ketepatan kimpalan yang tinggi.Prinsip asas kimpalan titik laser adalah untuk memfokuskan pancaran laser ke titik tertentu pada bahagian yang akan dikimpal, supaya logam pada titik itu cair serta-merta, dengan melaraskan ketumpatan laser untuk mencapai kimpalan pengaliran haba atau kesan kimpalan gabungan dalam , apabila pancaran laser berhenti bertindak, aliran semula logam cecair, menjadi pejal untuk membentuk sendi.
Terdapat dua bentuk utama kimpalan titik laser: kimpalan titik laser berdenyut dan kimpalan titik laser berterusan.Tenaga puncak rasuk laser kimpalan titik laser berdenyut adalah tinggi, tetapi masa tindakan adalah pendek, biasanya digunakan untuk aloi magnesium, aloi aluminium dan kimpalan logam ringan lain.Kuasa purata pancaran laser dalam kimpalan titik laser berterusan adalah tinggi, masa tindakan laser adalah panjang, dan ia digunakan secara meluas dalam kimpalan keluli.
Dari segi kimpalan badan kereta, berbanding dengan kimpalan titik rintangan, kimpalan titik laser mempunyai kelebihan bukan sentuhan, trajektori kimpalan titik boleh direka secara bebas, dan lain-lain, yang boleh memenuhi keperluan kimpalan berkualiti tinggi di bawah jurang pusingan yang berbeza bahan badan kereta.
Proses kimpalan ayunan laser
Kimpalan ayunan laser ialah teknologi kimpalan laser baharu yang dicadangkan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, yang telah menjadi perhatian secara meluas.Prinsip teknologi ini ialah: dengan menyepadukan kumpulan galvanometer pada kepala kimpalan laser, pancaran laser dengan cepat, teratur dan dalam julat yang kecil, untuk mencapai kesan pancaran laser bergerak ke hadapan semasa kacau.
Trajektori ayunan utama dalam proses kimpalan ayunan laser termasuk ayunan melintang, ayunan membujur, ayunan bulat dan ayunan tak terhingga.Proses kimpalan ayunan laser mempunyai kelebihan yang ketara dalam kimpalan badan automobil.Di bawah tindakan ayunan pancaran laser, keadaan aliran kolam lebur berubah dengan ketara.Oleh itu, proses itu bukan sahaja dapat menghapuskan kecacatan yang tidak tergabung, mencapai penghalusan bijirin dan menyekat keliangan dalam kimpalan bahan badan kereta yang sama.Di samping itu, ia juga boleh memperbaiki masalah seperti pencampuran bahan yang berbeza yang tidak mencukupi dan sifat mekanikal yang lemah bagi kimpalan dalam kimpalan bahan heterogen badan automobil.
Proses kimpalan rasuk berbilang laser
Pada masa ini, laser gentian optik boleh dibahagikan kepada pelbagai pancaran laser dengan modul pembahagi yang dipasang di kepala kimpalan.Kimpalan rasuk berbilang laser adalah bersamaan dengan menggunakan pelbagai sumber haba dalam proses kimpalan, dengan melaraskan pengagihan tenaga rasuk, rasuk yang berbeza boleh mencapai fungsi yang berbeza, seperti: rasuk dengan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi adalah rasuk utama, bertanggungjawab untuk mendalam kimpalan penembusan;Ketumpatan tenaga rasuk yang lebih rendah boleh membersihkan dan memanaskan permukaan bahan, dan meningkatkan penyerapan tenaga sinar laser oleh bahan.
Bahan keluli berkekuatan tinggi bergalvani digunakan secara meluas dalam badan kereta.Teknologi kimpalan rasuk berbilang laser boleh meningkatkan kelakuan penyejatan wap zink dan kelakuan dinamik kolam lebur dalam proses kimpalan plat keluli tergalvani, memperbaiki masalah sputtering, dan meningkatkan kekuatan tegangan kimpalan.
Proses kimpalan penerbangan laser
Teknologi kimpalan penerbangan laser ialah teknologi kimpalan laser baharu, yang mempunyai kecekapan kimpalan yang tinggi dan boleh direka bentuk secara bebas.Prinsip asas kimpalan penerbangan laser ialah apabila pancaran laser berlaku pada cermin X dan Y cermin pengimbasan, Sudut cermin dikawal oleh pengaturcaraan bebas untuk mencapai pesongan pancaran laser di mana-mana Sudut.
Kimpalan laser tradisional badan kereta terutamanya bergantung pada pergerakan segerak kepala kimpalan laser yang didorong oleh robot kimpalan untuk mencapai kesan kimpalan.Walau bagaimanapun, kecekapan kimpalan badan kereta sangat terhad oleh gerakan salingan berulang robot kimpalan disebabkan oleh bilangan kimpalan yang banyak dan panjang kimpalan yang panjang.Sebaliknya, kimpalan penerbangan laser hanya perlu melaraskan Sudut cermin untuk mencapai kimpalan dalam julat tertentu.Oleh itu, teknologi kimpalan penerbangan laser boleh meningkatkan kecekapan kimpalan dengan ketara dan mempunyai prospek aplikasi yang luas.
Ringkasan dan prospek
Dengan perkembangan industri automobil, teknologi kimpalan badan masa depan akan terus berkembang dalam dua aspek: proses kimpalan dan teknologi pintar.
Badan automobil, terutamanya badan kenderaan tenaga baharu, berkembang ke arah ringan.Aloi ringan, bahan komposit dan bahan yang berbeza akan digunakan secara lebih meluas dalam badan kereta, proses kimpalan laser konvensional sukar untuk memenuhi keperluan kimpalannya, jadi proses kimpalan yang berkualiti tinggi dan cekap akan menjadi trend pembangunan masa depan.
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, proses kimpalan laser yang baru muncul, seperti kimpalan ayunan laser, kimpalan rasuk berbilang laser, kimpalan penerbangan laser, dll., telah menjadi penyelidikan teori awal dan penerokaan proses dari segi kualiti kimpalan dan kecekapan kimpalan.Pada masa hadapan, adalah perlu untuk menggabungkan proses kimpalan laser yang baru muncul dengan bahan ringan dan bahan yang berbeza adegan kimpalan badan kereta, menjalankan penyelidikan mendalam mengenai reka bentuk trajektori ayunan pancaran laser, mekanisme tindakan tenaga pancaran berbilang laser. dan peningkatan kecekapan kimpalan penerbangan, dan meneroka proses kimpalan badan kereta ringan yang matang.
Teknologi kimpalan laser badan kereta disepadukan secara mendalam dengan teknologi pintar.Persepsi masa nyata tentang keadaan kimpalan laser badan kereta dan kawalan maklum balas parameter proses memainkan peranan penting dalam kualiti kimpalan.Teknologi kimpalan laser pintar semasa kebanyakannya digunakan untuk perancangan trajektori pra-kimpalan dan pengesanan dan pemeriksaan kualiti selepas kimpalan.Di dalam dan luar negara, penyelidikan mengenai pengesanan kecacatan kimpalan dan kawalan penyesuaian parameter masih di peringkat awal, dan teknologi kawalan penyesuaian parameter proses kimpalan laser belum digunakan dalam pembuatan badan automobil.
Oleh itu, memandangkan ciri-ciri aplikasi teknologi kimpalan laser dalam proses kimpalan badan kereta, sistem penderiaan pintar untuk kimpalan laser dengan pelbagai sensor canggih sebagai teras dan sistem kawalan robot kimpalan berkelajuan tinggi dan berketepatan tinggi harus dibangunkan pada masa hadapan untuk memastikan masa nyata dan ketepatan semua aspek teknologi kimpalan laser pintar.Buka pautan "perancangan trajektori pra-kimpalan - kawalan penyesuaian parameter pengesanan dalam talian kualiti kimpalan selepas kimpalan" untuk memastikan pemprosesan yang berkualiti tinggi dan cekap.
Masa siaran: 16-Okt-2023