giriiş
Araç gövdesi, aracın diğer parçalarının taşıyıcısı olduğundan, üretim teknolojisi aracın genel üretim kalitesini doğrudan belirlemektedir.Kaynak, otomobil gövde imalat sürecinde önemli bir üretim prosesidir.Şu anda otomotiv gövde kaynağı için kullanılan kaynak teknolojileri temel olarak dirençli nokta kaynağı, MIG kaynağı, MAG kaynağı ve lazer kaynağını içermektedir.
Gelişmiş bir optoelektromekanik entegrasyon kaynak teknolojisi olarak lazer kaynak teknolojisi, geleneksel otomobil gövdesi kaynak teknolojisiyle karşılaştırıldığında, yüksek enerji yoğunluğu, hızlı kaynak hızı, küçük kaynak stresi ve deformasyonu ve iyi esneklik avantajlarına sahiptir.
Otomobil gövdesinin yapısı karmaşıktır ve bileşenleri çoğunlukla ince duvarlı ve kavislidir.Otomobil gövde kaynağı, gövde malzemesindeki değişiklikler, gövde parçalarının farklı kalınlıkları, farklı kaynak yörüngeleri ve bağlantı şekilleri gibi bazı zorluklarla karşı karşıyadır.Ayrıca otomobil karoseri kaynağının kaynak kalitesi ve kaynak verimliliği açısından yüksek gereksinimleri vardır.
Uygun kaynak işlemi parametrelerine dayanarak, lazer kaynak, araç gövdesinin kaynak kalitesini ve hizmet ömrünü garanti edecek şekilde, araç gövdesinin ana bileşenlerinin yüksek yorulma mukavemetini ve darbe dayanıklılığını sağlayabilir.Lazer kaynak teknolojisi, otomobil kaporta imalatının esnek ihtiyaçlarını karşılamak için farklı bağlantı formlarına, farklı kalınlıklara ve otomobil kaporta parçaları kaynağının farklı malzeme türlerine uyum sağlayabilir.Bu nedenle lazer kaynak teknolojisi, otomotiv endüstrisinin yüksek kalitede gelişmesini sağlamak için önemli bir teknik araçtır.
Otomobil gövdesinin lazer kaynak teknolojisi
Otomobil gövdesinin lazer derin nüfuzlu kaynak teknolojisi
Lazer derin penetrasyonlu kaynak işleminin prensibi (Şekil 1) şu şekildedir: Lazer güç yoğunluğu belirli bir seviyeye ulaştığında malzemenin yüzeyi buharlaşarak bir anahtar deliği oluşturur.Delikteki metal buhar basıncı, çevredeki sıvının statik basıncı ve yüzey gerilimi ile dinamik bir dengeye ulaştığında, lazer anahtar deliğinden deliğin tabanına ışınlanabilir ve lazer ışınının hareketi ile sürekli bir lazer ışınımı yapılabilir. kaynak oluşur.Lazer derin nüfuzlu kaynak işlemi sırasında yardımcı akı veya dolgu maddesi eklenmesine gerek yoktur ve iş parçasının kendi malzemeleri birbirine kaynaklanabilir.
İNCİR.1 Lazer derin nüfuzlu kaynak işleminin şematik diyagramı
Lazer derin nüfuzlu kaynakla elde edilen kaynak genellikle pürüzsüz ve düzdür ve deformasyon küçüktür, bu da otomobil gövdesinin üretim doğruluğunu arttırmaya yardımcı olur.Kaynağın yüksek çekme mukavemeti, otomobil gövdesinin kaynak kalitesini garanti eder.Kaynak hızı hızlıdır, bu da kaynak üretim verimliliğini artırmaya yardımcı olur.
Otomobil karoseri kaynaklama işleminde, lazer derin nüfuzlu kaynak işleminin kullanılması parça, kalıp ve kaynak aletlerinin sayısını büyük ölçüde azaltabilir, böylece gövde ağırlığını ve üretim maliyetlerini azaltabilir.Bununla birlikte, lazer derin nüfuzlu kaynak işleminin, kaynaklı parçaların montaj boşluğuna yönelik toleransı zayıftır ve montaj boşluğunun 0,05 ile 2 mm arasında kontrol edilmesi gerekmektedir.Montaj aralığının fazla olması halinde gözenek gibi kaynak hataları meydana gelecektir.
Mevcut araştırma, otomobil gövdesinin aynı malzemesinin kaynağında lazer derin nüfuzlu kaynağın işlem parametrelerinin optimize edilmesiyle iyi yüzey oluşturan, daha az iç kusurlu ve mükemmel mekanik özelliklere sahip kaynağın elde edilebileceğini göstermektedir.Kaynağın mükemmel mekanik özellikleri, otomobil gövdesinin kaynak bileşenlerinin ihtiyaçlarını karşılayabilir.Ancak otomobil gövde kaynağında, alüminyum alaşımı ve çeliğin temsil ettiği farklı metal lazer derin nüfuzlu kaynak teknolojisi henüz olgunlaşmamıştır.Geçiş katmanları eklenerek mükemmel performansa sahip kaynak dikişleri elde edilebilmesine rağmen, farklı geçiş katmanı malzemelerinin IMC katmanı üzerindeki etki mekanizması ve bunların kaynak mikro yapısı üzerindeki etki mekanizması net değildir ve daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Otomobil gövdesi lazer teli dolum kaynak işlemi
Lazer dolgu teli kaynak işleminin prensibi şu şekildedir: Kaynakta belirli bir kaynak telinin önceden doldurulması veya lazer kaynak işlemi sırasında kaynak telinin eş zamanlı olarak beslenmesi ile kaynaklı bir bağlantı oluşturulur.Bu, lazer derin nüfuziyetli kaynak sırasında kaynak havuzuna yaklaşık olarak homojen kaynak teli malzemesinin girilmesine eşdeğerdir.Lazer dolgu teli kaynak işleminin şematik diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir.
İNCİR.2 Lazer tel dolgu kaynak işleminin şematik diyagramı
Lazer derin nüfuzlu kaynakla karşılaştırıldığında, lazer tel dolgu kaynağının oto gövde kaynağında iki avantajı vardır: Birincisi, kaynak yapılacak oto gövde parçaları arasındaki montaj boşluğunun toleransını büyük ölçüde artırabilir ve lazer derin nüfuzlu kaynağın sorunu çözebilir. çok fazla oluk açıklığı gerektirir;İkincisi, farklı bileşim içeriklerine sahip kaynak telleri kullanılarak kaynak bölgesinin doku dağılımı iyileştirilebilir ve ardından kaynak performansı düzenlenebilir.
Otomobil karoseri imalatı sürecinde, lazer tel dolgu kaynağı işlemi esas olarak gövdenin alüminyum alaşımı ve çelik parçalarının kaynaklanması için kullanılır.Özellikle otomobil gövdesinin alüminyum alaşımlı parçalarının kaynak işleminde, erimiş havuzun yüzey gerilimi küçüktür, bu da erimiş havuzun çökmesine neden olur ve lazer tel dolgu kaynak işlemi, erimiş havuzun çökmesi problemini daha iyi çözebilir. kaynak telini eriterek.
Otomobil gövdesinin lazer lehimleme teknolojisi
Lazer lehimleme işleminin prensibi şu şekildedir: Lazer ısı kaynağı olarak kullanılır, lazer ışını odaklandıktan sonra kaynak telinin yüzeyine aydınlatılır, kaynak teli eritilir, eriyen tel damlayıp arasına doldurulur. Kaynak yapılacak parçalarda dolgu metali ile iş parçası arasında erime ve difüzyon gibi metalurjik etkiler meydana gelir ve böylece iş parçası bağlanır.Lazer tel dolgu kaynak işleminden farklı olarak, lazer lehimleme işlemi yalnızca teli eritir, kaynak yapılacak iş parçasını eritmez.Lazer lehimlemenin kaynak stabilitesi iyidir ancak kaynağın çekme mukavemeti düşüktür.İNCİR.Şekil 3, otomobil bagaj kapağı kaynağında lazer lehimleme işleminin uygulanmasını göstermektedir.
İNCİR.3 Otomobilde lazer lehimlemenin uygulanması: (a) arka kaportanın lazerle kaynaklanması;(b) Lazer lehimlemenin şematik diyagramı
Otomobil karoseri kaynaklama prosesinde, lazerle lehimleme işlemi esas olarak, üst kapak ile gövdenin yan duvarı arasındaki kaynak, gövdenin üst ve alt kısımları arasındaki kaynak gibi düşük bağlantı mukavemeti gereksinimlerine sahip gövde parçalarının kaynaklanmasıdır. kapak vb. Volkswagen, Audi ve diğer üst düzey modellerde üst kapakta lazer lehimleme işlemi kullanılmaktadır.
Otomobil gövdesinin lazerle lehimleme kaynak dikişindeki ana kusurlar arasında kenar ısırma, gözeneklilik, kaynak deformasyonu vb. yer alır. Kusurlar, proses parametrelerinin ayarlanması ve çok odaklı lazer lehimleme işleminin kullanılmasıyla açıkça bastırılabilir.
Otomobil gövdesinin lazer ark kompozit kaynak teknolojisi
Lazer arklı kompozit kaynak işleminin prensibi şu şekildedir: Kaynak yapılacak iş parçasının yüzeyine aynı anda etki edecek iki lazer ve ark ısı kaynağı kullanılarak iş parçası eritilir ve bir kaynak oluşturmak üzere katılaştırılır.Şekil 4, lazer arklı kompozit kaynak işleminin şematik diyagramını göstermektedir.
İNCİR.4 Lazer arklı kompozit kaynak işleminin şematik diyagramı
Lazer arklı kompozit kaynak, hem lazer kaynağının hem de ark kaynağının avantajlarına sahiptir: birincisi, çift ısı kaynaklarının etkisi altında kaynak hızı artar, ısı girişi küçüktür, kaynak deformasyonu küçüktür ve lazer kaynağının özellikleri muhafaza edilir;İkincisi, daha iyi köprüleme kabiliyetine ve montaj boşluğuna daha fazla toleransa sahiptir;Üçüncüsü, erimiş havuzun katılaşma hızı yavaştır, bu da gözenekler ve çatlaklar gibi kaynak kusurlarını ortadan kaldırmaya ve ısıdan etkilenen bölgenin yapısını ve performansını iyileştirmeye yardımcı olur.Dördüncüsü, ark etkisi nedeniyle yüksek yansıtıcılığa ve yüksek ısı iletkenliğine sahip malzemeleri kaynaklayabilir ve uygulama malzemelerinin aralığı daha geniştir.
Otomobil gövdesi imalatı sürecinde, lazer arklı kompozit kaynak işlemi esas olarak gövdenin alüminyum alaşımlı bileşenlerinin ve alüminyum-çelik farklı metallerin kaynaklanmasıdır ve parçaların kaynaklanması gibi büyük montaj boşluklarına sahip parçalar için kaynak yapılır. çünkü montaj boşluğu lazer arklı kompozit kaynağının köprü performansına katkıda bulunur.Ayrıca Audi gövdesinin yan üst kiriş konumuna da lazer-MIG ark kompozit kaynak teknolojisi uygulandı.
Otomobil karoseri kaynaklama sürecinde, lazer arklı kompozit kaynağı, tek lazer kaynağına göre daha büyük boşluk toleransı avantajına sahiptir, ancak lazer ve arkın göreceli konumu, lazer kaynak parametreleri, ark parametreleri ve diğer faktörler kapsamlı bir şekilde dikkate alınmalıdır.Lazer ark kaynağında ısı ve kütle transfer davranışı karmaşıktır; özellikle enerji düzenleme mekanizması ve farklı malzeme kaynağında IMC kalınlığı ve yapı düzenlemesi hala belirsizdir ve daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Diğer otomotiv gövdesi lazer kaynak işlemleri
Lazer derin nüfuzlu kaynak, lazer tel dolgu kaynağı, lazer lehimleme ve lazer arklı kompozit kaynak ve diğer kaynak işlemleri daha olgun teori ve kapsamlı pratik uygulamalar olmuştur.Otomotiv endüstrisinin gövde kaynağının verimliliğine yönelik gereksinimlerinin iyileşmesi ve hafif otomotiv imalatında farklı malzeme kaynağına olan talebin artmasıyla birlikte, lazer nokta kaynağı, lazer salınım kaynağı, çoklu lazer ışın kaynağı ve lazer uçuş kaynağına önem verilmiştir. ile.
Lazer nokta kaynak işlemi
Lazer nokta kaynağı, hızlı kaynak hızı ve yüksek kaynak hassasiyeti avantajlarına sahip gelişmiş bir lazer kaynak teknolojisidir.Lazer nokta kaynağının temel prensibi, termal iletim kaynağı veya derin füzyon kaynağı etkisi elde etmek için lazer yoğunluğunu ayarlayarak, lazer ışınını kaynak yapılacak parça üzerinde belirli bir noktaya odaklamak, böylece noktadaki metalin anında erimesini sağlamaktır. Lazer ışını hareket etmeyi bıraktığında, sıvı metal yeniden akarak bir bağlantı oluşturacak şekilde katılaşır.
Lazer nokta kaynağının iki ana biçimi vardır: darbeli lazer nokta kaynağı ve sürekli lazer nokta kaynağı.Darbeli lazer nokta kaynağı lazer ışını tepe enerjisi yüksektir, ancak eylem süresi kısadır, genellikle magnezyum alaşımı, alüminyum alaşımı ve diğer hafif metallerin kaynağı için kullanılır.Sürekli lazer nokta kaynağında lazer ışınının ortalama gücü yüksektir, lazer etki süresi uzundur ve çelik kaynaklarında yaygın olarak kullanılır.
Otomobil gövde kaynağı açısından, dirençli nokta kaynağı ile karşılaştırıldığında, lazer nokta kaynağının temassız avantajları vardır, nokta kaynak yörüngesi bağımsız olarak tasarlanabilir, vb. Farklı tur boşlukları altında yüksek kaliteli kaynak gereksinimlerini karşılayabilir. otomobil gövde malzemeleri.
Lazer salınımlı kaynak işlemi
Lazer salınımlı kaynak, son yıllarda önerilen ve geniş çapta endişe duyulan yeni bir lazer kaynak teknolojisidir.Bu teknolojinin prensibi şudur: Lazer kaynak kafasına bir galvanometre grubunun entegre edilmesiyle, lazer ışınının hızlı, düzenli ve küçük bir aralıkta olması sağlanır, böylece lazer ışınının karıştırılarak ileri doğru hareket etmesi etkisi elde edilir.
Lazer salınımlı kaynak işlemindeki ana salınım yörüngeleri arasında enine salınım, uzunlamasına salınım, dairesel salınım ve sonsuz salınım bulunur.Lazer salınımlı kaynak işleminin otomobil gövdesinin kaynağında önemli avantajları vardır.Lazer ışını salınımının etkisi altında erimiş havuzun akış durumu önemli ölçüde değişir.Bu nedenle, işlem yalnızca kaynaşmamış kusuru ortadan kaldırmakla, tane incelmesini sağlamakla ve aynı otomobil gövde malzemesinin kaynağındaki gözenekliliği bastırmakla kalmaz.Ayrıca otomobil gövdesindeki heterojen malzemelerin kaynağında, farklı malzemelerin yeterince karıştırılmaması ve kaynakların zayıf mekanik özellikleri gibi sorunları da iyileştirebilmektedir.
Çoklu lazer ışınıyla kaynak işlemi
Şu anda, fiber optik lazer, kaynak kafasına takılan bir ayırıcı modül aracılığıyla birden fazla lazer ışınına bölünebilmektedir.Çoklu lazer ışın kaynağı, kaynak işleminde birden fazla ısı kaynağının uygulanmasına eşdeğerdir; ışının enerji dağılımını ayarlayarak farklı ışınlar farklı işlevler gerçekleştirebilir, örneğin: daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip ışın, derin ışınlardan sorumlu olan ana ışındır. nüfuz kaynağı;Işının düşük enerji yoğunluğu, malzemenin yüzeyini temizleyebilir ve önceden ısıtabilir ve lazer ışınının enerjisinin malzeme tarafından emilimini artırabilir.
Galvanizli yüksek mukavemetli çelik malzeme otomobil gövdesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Çoklu lazer ışın kaynağı teknolojisi, galvanizli çelik levhanın kaynak işleminde çinko buharının buharlaşma davranışını ve erimiş havuzun dinamik davranışını iyileştirebilir, püskürtme problemini iyileştirebilir ve kaynağın çekme mukavemetini artırabilir.
Lazer uçuş kaynak işlemi
Lazer uçuş kaynak teknolojisi, yüksek kaynak verimliliğine sahip ve bağımsız olarak tasarlanabilen yeni bir lazer kaynak teknolojisidir.Lazer uçuş kaynağının temel prensibi, lazer ışınının tarama aynasının X ve Y aynalarına çarptığı zaman, lazer ışınının herhangi bir Açıda sapmasını sağlamak için aynanın Açısının bağımsız programlama tarafından kontrol edilmesidir.
Otomobil gövdesinin geleneksel lazer kaynağı, kaynak efekti elde etmek için esas olarak kaynak robotu tarafından tahrik edilen lazer kaynak kafasının senkronize hareketine dayanır.Bununla birlikte, otomobil gövdesinin kaynak verimliliği, çok sayıda kaynak ve uzun kaynak uzunlukları nedeniyle kaynak robotunun tekrarlayan ileri geri hareketi nedeniyle ciddi şekilde sınırlıdır.Buna karşılık, lazer uçuş kaynağında belirli bir aralıkta kaynak elde etmek için yalnızca aynanın Açısının ayarlanması gerekir.Bu nedenle, lazer uçuş kaynak teknolojisi kaynak verimliliğini önemli ölçüde artırabilir ve geniş uygulama olanaklarına sahiptir.
Özet ve olasılık
Otomobil endüstrisinin gelişmesiyle birlikte gelecekteki gövde kaynak teknolojisi iki açıdan gelişmeye devam edecek: kaynak işlemi ve akıllı teknoloji.
Otomobil gövdesi, özellikle yeni enerji araç gövdesi, hafiflik yönünde gelişiyor.Hafif alaşımlar, kompozit malzemeler ve farklı malzemeler otomobil gövdesinde daha yaygın olarak kullanılacak, geleneksel lazer kaynak işleminin kaynak gereksinimlerini karşılaması zor olacak, bu nedenle yüksek kaliteli ve verimli kaynak işlemi gelecekteki gelişme trendi haline gelecektir.
Son yıllarda, lazer salınım kaynağı, çoklu lazer ışın kaynağı, lazer uçuş kaynağı vb. gibi ortaya çıkan lazer kaynak işlemleri, kaynak kalitesi ve kaynak verimliliği açısından ön teorik araştırma ve süreç araştırması olmuştur.Gelecekte, ortaya çıkan lazer kaynak sürecini hafif malzemeler ve otomobil gövdesinin farklı malzeme kaynak sahneleriyle yakından birleştirmek, lazer ışını salınım yörüngesinin tasarımı, çoklu lazer ışın enerjisinin hareket mekanizması hakkında derinlemesine araştırma yapmak gerekiyor. ve uçuş kaynağı verimliliğinin iyileştirilmesi ve olgun bir hafif otomobil gövdesi kaynak işleminin araştırılması.
Otomobil gövdesinin lazer kaynak teknolojisi, akıllı teknolojiyle derinden entegre edilmiştir.Otomobil gövdesinin lazer kaynak durumunun gerçek zamanlı algılanması ve proses parametrelerinin geri bildirim kontrolü, kaynak kalitesinde belirleyici bir rol oynar.Mevcut akıllı lazer kaynak teknolojisi çoğunlukla kaynak öncesi yörünge planlaması ve takibi ile kaynak sonrası kalite kontrolü için kullanılmaktadır.Yurt içinde ve yurt dışında kaynak kusur tespiti ve parametre uyarlamalı kontrol konusundaki araştırmalar henüz başlangıç aşamasında olup, lazer kaynak işlemi parametre uyarlamalı kontrol teknolojisi otomobil gövde imalatında uygulanmamıştır.
Bu nedenle, otomobil karoseri kaynaklama sürecinde lazer kaynak teknolojisinin uygulama özellikleri göz önüne alındığında, çekirdek olarak gelişmiş çoklu sensörlere sahip lazer kaynağı için akıllı bir algılama sistemi ve yüksek hızlı ve yüksek hassasiyetli bir kaynak robotu kontrol sistemi olmalıdır. Akıllı lazer kaynak teknolojisinin tüm yönlerinin gerçek zamanlı ve doğruluğunu sağlamak için gelecekte geliştirildi.Yüksek kaliteli ve verimli işleme sağlamak için "kaynak öncesi yörünge planlaması - kaynak sonrası çevrimiçi algılamanın kaynak kalitesinin parametre uyarlamalı kontrolü" bağlantısını açın.
Gönderim zamanı: 16 Ekim 2023