Sissejuhatus
Kuna sõiduki kere on sõiduki muude osade kandja, määrab selle tootmistehnoloogia otseselt sõiduki üldise tootmiskvaliteedi.Keevitamine on autokere valmistamise protsessis oluline tootmisprotsess.Praegu hõlmavad autokerede keevitamiseks kasutatavad keevitustehnoloogiad peamiselt takistuspunktkeevitust, MIG-keevitust, MAG-keevitust ja laserkeevitust.
Laserkeevitustehnoloogial kui täiustatud optoelektromehaanilisel integreerimiskeevitustehnoloogial on võrreldes traditsioonilise autokere keevitustehnoloogiaga eelisteks kõrge energiatihedus, kiire keevituskiirus, väike keevituspinge ja -deformatsioon ning hea paindlikkus.
Auto kere struktuur on keeruline ja selle komponendid on peamiselt õhukeseseinalised ja kumerad.Autode kere keevitamisel esineb mõningaid raskusi, nagu kerematerjali muutused, kereosade erinev paksus, mitmekesine keevitustrajektoor ja liitevormid.Lisaks on auto kere keevitamisel kõrged nõuded keevitamise kvaliteedile ja keevitamise efektiivsusele.
Sobivate keevitusprotsessi parameetrite põhjal saab laserkeevitus tagada auto kere põhikomponentide suure väsimustugevuse ja löögikindluse, et tagada auto kere keevitamise kvaliteet ja kasutusiga.Laserkeevitustehnoloogia saab kohaneda erinevate autokereosade keevitusvormide, erineva paksuse ja erineva materjaliga, et rahuldada auto kere tootmise paindlikke vajadusi.Seetõttu on laserkeevitustehnoloogia oluline tehniline vahend autotööstuse kvaliteetse arengu saavutamiseks.
Autokere laserkeevitustehnoloogia
Sõiduki kere laserkeevitustehnoloogia
Laser-sügavkeevitusprotsessi põhimõte (joonis 1) on järgmine: kui laseri võimsustihedus saavutab teatud taseme, aurustub materjali pind, moodustades võtmeaugu.Kui metalliauru rõhk augus saavutab dünaamilise tasakaalu ümbritseva vedeliku staatilise rõhu ja pindpinevusega, saab laserit kiiritada läbi võtmeaugu ava põhja ning laserkiire liikumisega pidev moodustub keevisõmblus.Laser-sügavkeevitusprotsessi käigus ei ole vaja lisada abivoogu ega täiteainet ning töödeldava detaili materjale saab kokku keevitada.
joonisel fig.1 Laser-sügavkeevitusprotsessi skemaatiline diagramm
Lasersügavkeevitusega saadud keevisõmblus on üldiselt sile ja sirge ning deformatsioon väike, mis aitab parandada autokere tootmistäpsust.Keevisõmbluse kõrge tõmbetugevus tagab auto kere keevituskvaliteedi.Keevituskiirus on kiire, mis aitab parandada keevitamise tootmise efektiivsust.
Auto kere keevitamise protsessis võib laseriga sügava läbitungimisega keevitusprotsessi kasutamine oluliselt vähendada osade, vormide ja keevitustööriistade arvu, vähendades seeläbi kehamassi ja tootmiskulusid.Laser-sügavkeevitusprotsessil on aga keevitatud osade montaaživahe suhtes halb tolerants ja montaaživahet tuleb reguleerida vahemikus 0,05–2 mm.Kui montaaživahe on liiga suur, tekivad keevitusvead, näiteks poorid.
Praegused uuringud näitavad, et hea pinnamoodustusega, vähemate sisedefektide ja suurepäraste mehaaniliste omadustega keevisõmblust saab saavutada, optimeerides lasersügavkeevituse protsessi parameetreid autokere sama materjali keevitamisel.Keevisõmbluse suurepärased mehaanilised omadused vastavad auto kere keevituskomponentide vajadustele.Kuid autokere keevitamisel ei ole alumiiniumisulamist ja terasest esindatud metallist laser-sügavkeevitustehnoloogia veel küps.Kuigi üleminekukihtide lisamisega on võimalik saada suurepärase jõudlusega keevisõmblusi, ei ole erinevate üleminekukihtide materjalide mõjumehhanism IMC kihile ja nende toimemehhanism keevisõmbluse mikrostruktuurile selge ning vaja on täiendavaid uuringuid.
Auto kere lasertraadi täitmise keevitusprotsess
Lasertäitetraadi keevitusprotsessi põhimõte on järgmine: keevisliide moodustatakse konkreetse keevistraadi eeltäitmisel keevisõmbluses või keevistraadi üheaegsel söötmisel laserkeevitusprotsessi käigus.See võrdub ligikaudu homogeense keevitustraadi materjali sisestamisega keevisvanni lasersügavkeevituse ajal.Lasertäitetraadi keevitusprotsessi skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 2.
joonisel fig.2 Lasertraadi täitmisega keevitusprotsessi skemaatiline diagramm
Võrreldes laseriga süvapenetratsiooniga keevitusega on lasertraadiga täitekeevitusel autokere keevitamisel kaks eelist: esiteks võib see oluliselt parandada keevitatavate auto kereosade vahelise montaaživahe taluvust ja lahendada lasersügavkeevituskeevituse probleemi. nõuab liiga palju soone vaba ruumi;Teiseks saab keevispiirkonna kudede jaotust parandada, kasutades erineva koostisega keevitustraate ja seejärel reguleerida keevisõmbluse jõudlust.
Autokere valmistamise protsessis kasutatakse lasertraadiga keevitusprotsessi peamiselt kere alumiiniumisulamist ja terasest osade keevitamiseks.Eriti auto kere alumiiniumsulamist osade keevitusprotsessis on sulabasseini pindpinevus väike, mis võib kergesti viia sulabasseini kokkuvarisemiseni ning lasertraadi täitmise keevitusprotsess võib sulabasseini kokkuvarisemise probleemi paremini lahendada. keevitustraadi sulatamise teel.
Autokere laserjoodisjootmise tehnoloogia
Laserjoodisjootmise protsessi põhimõte on järgmine: laserit kasutatakse soojusallikana, laserkiir valgustatakse pärast teravustamist keevistraadi pinnale, keevitustraat sulatatakse, sulatatud traat langeb maha ja täidetakse keevitustraadi vahel. keevitatavad osad ning metallurgilised efektid, nagu sulamine ja difusioon, tekivad täitemetalli ja tooriku vahel, nii et toorik on ühendatud.Erinevalt lasertraadi täitmisega keevitusprotsessist sulatab laserjoodisjootmise protsess ainult traadi ja ei sulata keevitatavat detaili.Laserjoodisjootmisel on hea keevitusstabiilsus, kuid keevisõmbluse tõmbetugevus on madal.joonisel fig.3 näitab laserjoodisjootmise protsessi rakendamist auto pakiruumi kaane keevitamisel.
joonisel fig.3 Laserjoodisjootmise kasutamine autodes: a) tagumise kapoti laserkeevitus;(b) Laserjoodisjootmise skemaatiline diagramm
Auto kere keevitamise protsessis keevitatakse laserjoodisjootmise protsess peamiselt madalate ühendustugevusnõuetega kereosade, näiteks kere ülemise katte ja külgseina vaheline keevitamine, pagasiruumi ülemise ja alumise osa vaheline keevitamine. kate jne, Volkswagen, Audi ja muud ülemise katte tippmudelid kasutavad laserjootmisprotsessi.
Auto kere laserjoodisjootmise keevisõmbluse peamised defektid on servade närimine, poorsus, keevisõmbluse deformatsioon jne. Defekte saab ilmselgelt kõrvaldada protsessi parameetrite reguleerimise ja mitme fookusega laserjootmise protsessi abil.
Autokere laserkaare komposiitkeevitustehnoloogia
Laser-kaarkomposiitkeevitusprotsessi põhimõte on järgmine: kasutades kahte soojusallikat laserit ja kaaret, mis toimivad samal ajal keevitatava tooriku pinnale, töödeldav detail sulatatakse ja tahkub keevisõmbluse moodustamiseks.Joonisel 4 on kujutatud laserkaarkomposiitkeevitusprotsessi skemaatiline diagramm.
joonisel fig.4 Laser-kaarkomposiitkeevitusprotsessi skemaatiline diagramm
Laserkaarkomposiitkeevitusel on nii laserkeevituse kui ka kaarkeevituse eelised: esiteks paraneb kahekordse soojusallika toimel keevituskiirus, soojussisend on väike, keevisõmbluse deformatsioon on väike ja laserkeevituse omadused on hooldatud;Teiseks on sellel parem sillamisvõime ja suurem tolerants montaaživahe suhtes;Kolmandaks on sulabasseini tahkumise kiirus aeglane, mis aitab kõrvaldada keevitusdefekte, nagu poorid ja praod, ning parandada kuumusest mõjutatud tsooni struktuuri ja jõudlust.Neljandaks saab kaare mõju tõttu keevitada suure peegelduvuse ja kõrge soojusjuhtivusega materjale ning rakendusmaterjalide valik on laiem.
Autokerede valmistamise protsessis keevitatakse laserkaarkomposiitkeevitusprotsessis peamiselt kere alumiiniumisulamist komponente ja alumiiniumi-terasest erinevaid metalle ning keevitatakse suurte montaaživahedega detaile, nagu näiteks kere osade keevitamine. autouks, sest montaaživahe soodustab laserkaarkomposiitkeevituse silla jõudlust.Lisaks rakendatakse Audi kere külgmise ülemise tala asendis ka laser-MIG-kaarkomposiitkeevitustehnoloogiat.
Auto kerekeevituse protsessis on laserkaarkomposiitkeevituse eeliseks suurem lõhede tolerants kui ühe laserkeevitusel, kuid laseri ja kaare suhtelist asendit, laserkeevitusparameetreid, kaare parameetreid ja muid tegureid tuleks igakülgselt arvesse võtta.Laserkaarkeevituse soojus- ja massiülekande käitumine on keeruline, eriti energia reguleerimise mehhanism ning IMC paksuse ja struktuuri reguleerimine erinevate materjalide keevitamisel on endiselt ebaselge ning vaja on täiendavaid uuringuid.
Muud autokere laserkeevitusprotsessid
Laser-sügavkeevitus, lasertraadiga keevitamine, laserjoodisjootmine ja laserkaarkomposiitkeevitus ning muud keevitusprotsessid on olnud küpsemad teooriad ja ulatuslikumad praktilised rakendused.Autotööstuse kerekeevituse efektiivsuse nõuete paranemisega ja nõudluse suurenemisega kergautotööstuses erinevate materjalide keevitamise järele on tähelepanu pööratud laserpunktkeevitusele, laserkiirkeevitusele, mitme laserkiirega keevitamisele ja laserlennukeevitusele. juurde.
Laser-punktkeevitusprotsess
Laser-punktkeevitus on arenenud laserkeevitustehnoloogia, mille eelisteks on kiire keevituskiirus ja kõrge keevitustäpsus.Laserpunktkeevituse põhiprintsiip on laserkiire fokuseerimine keevitatava detaili teatud punktini, nii et metall sulab koheselt, reguleerides laseri tihedust, et saavutada soojusjuhtivkeevitus või sügavsulatuskeevitus. , kui laserkiir lakkab toimimast, voolab vedel metall uuesti, tahkudes, moodustades vuugi.
Laser-punktkeevitusel on kaks peamist vormi: impulsslaser-punktkeevitus ja pidev laser-punktkeevitus.Impulsslaser-punktkeevituse laserkiire tippenergia on kõrge, kuid toimeaeg on lühike, seda kasutatakse tavaliselt magneesiumisulamite, alumiiniumisulamite ja muude kergmetallide keevitamiseks.Laserkiire keskmine võimsus pidevas laser-punktkeevituses on kõrge, laseri toimeaeg on pikk ja seda kasutatakse laialdaselt terase keevitamisel.
Auto kerekeevituse osas on laserpunktkeevituse eelisteks võrreldes takistuspunktkeevitusega mittekontaktne, punktkeevitustrajektoori saab kujundada iseseisvalt jne, mis vastab kvaliteetse keevitamise nõuetele erinevate vahede all. auto kerematerjalid.
Laser-kiikkeevitusprotsess
Laserkeevitus on viimastel aastatel välja pakutud uus laserkeevitustehnoloogia, mis on olnud laialdaselt mures.Selle tehnoloogia põhimõte on järgmine: integreerides laserkeevituspeale galvanomeetrirühma, on laserkiir kiire, korrapärane ja väikeses vahemikus, et saavutada laserkiire mõju, mis liigub segades edasi.
Laserkiigega keevitusprotsessi peamised pöördetrajektoorid hõlmavad põik-, piki-, ümmarguse ja lõpmatu pöörde.Laserkeevitusprotsessil on autokere keevitamisel olulisi eeliseid.Laserkiire toimel muutub sulabasseini voolu olek oluliselt.Seetõttu ei saa protsess mitte ainult kõrvaldada sulamata defekti, saavutada tera rafineerimist ja vähendada poorsust sama autokere materjali keevitamisel.Lisaks võib see parandada ka selliseid probleeme nagu erinevate materjalide ebapiisav segamine ja keevisõmbluste halvad mehaanilised omadused autokere heterogeensete materjalide keevitamisel.
Mitme laserkiirega keevitusprotsess
Praegu saab kiudoptilise laseri jagada mitmeks laserkiireks keevituspeasse paigaldatud jaotusmooduli abil.Mitme laserkiirega keevitamine on samaväärne mitme soojusallika kasutamisega keevitusprotsessis, kiirte energiajaotuse reguleerimisega saavad erinevad talad saavutada erinevaid funktsioone, näiteks: suurema energiatihedusega kiir on põhikiir, mis vastutab sügavate kiirte eest. läbitungimiskeevitus;Kiire väiksem energiatihedus võib materjali pinda puhastada ja eelsoojendada ning suurendada laserkiire energia neeldumist materjali poolt.
Tsingitud ülitugevast terasest materjali kasutatakse autokeredes laialdaselt.Mitme laserkiirega keevitustehnoloogia võib parandada tsingi aurude aurustumiskäitumist ja sulabasseini dünaamilist käitumist tsingitud terasplaadi keevitusprotsessis, parandada pritsimisprobleemi ja suurendada keevisõmbluse tõmbetugevust.
Laseri lendkeevitusprotsess
Laserkeevitustehnoloogia on uus laserkeevitustehnoloogia, millel on kõrge keevitamise efektiivsus ja mida saab iseseisvalt kujundada.Laserlennu keevitamise põhiprintsiip on see, et kui laserkiir langeb skaneeriva peegli X- ja Y-peeglitele, juhitakse peegli nurka sõltumatu programmeerimisega, et saavutada laserkiire läbipaine mis tahes nurga all.
Traditsiooniline autokere laserkeevitus tugineb keevitusefekti saavutamiseks peamiselt keevitusrobotiga juhitava laserkeevituspea sünkroonsele liikumisele.Autokere keevitamise tõhusust piirab aga tugevalt keevisroboti korduv edasi-tagasi liikumine, mis on tingitud keevisõmbluste suurest arvust ja keevisõmbluste pikkusest.Seevastu laserkeevitus vajab ainult peegli nurka reguleerimist, et saavutada keevitus teatud vahemikus.Seetõttu võib laserkeevitustehnoloogia märkimisväärselt parandada keevitamise efektiivsust ja sellel on laialdased kasutusvõimalused.
Kokkuvõte ja väljavaade
Autotööstuse arenedes areneb tulevane kere keevitamise tehnoloogia edasi kahes aspektis: keevitusprotsess ja intelligentne tehnoloogia.
Autokere, eriti uute energiasõidukite kere, areneb kergkaalu suunas.Kergekaalulisi sulameid, komposiitmaterjale ja erinevaid materjale kasutatakse autokeredes laialdasemalt, tavapärast laserkeevitusprotsessi on selle keevitusnõuetele raske täita, nii et kvaliteetne ja tõhus keevitusprotsess muutub tulevaseks arengutrendiks.
Viimastel aastatel on esilekerkivad laserkeevitusprotsessid, nagu laserkiirkeevitus, mitme laserkiirega keevitamine, laserkeevitus jne, olnud keevitamise kvaliteedi ja keevitamise tõhususe osas esialgseks teoreetiliseks uurimiseks ja protsesside uurimiseks.Tulevikus on vaja arenev laserkeevitusprotsess tihedalt kombineerida kergete materjalide ja erinevate materjalidega autokere keevitusstseenidega, viia läbi põhjalik uurimine laserkiire pöördetrajektoori kujundamise, mitme laserkiire energia toimemehhanismi kohta. ja lennukeevituse tõhususe parandamine ning uurige küpset kergete autode kere keevitusprotsessi.
Autokere laserkeevitustehnoloogia on sügavalt integreeritud intelligentse tehnoloogiaga.Keevituskvaliteedis mängib otsustavat rolli autokere laserkeevitusoleku reaalajas tajumine ja protsessiparameetrite tagasiside juhtimine.Praegust intelligentset laserkeevitustehnoloogiat kasutatakse enamasti keevituseelse trajektoori planeerimiseks ja jälgimiseks ning keevitusjärgseks kvaliteedikontrolliks.Kodus ja välismaal on keevitusdefektide tuvastamise ja parameetrite adaptiivse juhtimise uuringud alles algstaadiumis ning laserkeevitusprotsessi parameetrite adaptiivse juhtimise tehnoloogiat ei ole autokere valmistamisel kasutatud.
Seetõttu tuleks laserkeevitustehnoloogia kasutusomadusi silmas pidades autokere keevitamise protsessis kasutada intelligentset laserkeevitussüsteemi, mille südamikuks on täiustatud mitmed andurid ning kiire ja ülitäpse keevitusroboti juhtimissüsteem. töötatakse välja tulevikus, et tagada intelligentse laserkeevitustehnoloogia kõigi aspektide reaalajas ja täpsus.Kvaliteetse ja tõhusa töötlemise tagamiseks avage link "Keevituseelse trajektoori planeerimine – keevituskvaliteedi võrgutuvastuse parameetrite kohandatav juhtimine pärast keevitamist".
Postitusaeg: 16. oktoober 2023