Įvadas
Kadangi transporto priemonės kėbulas yra kitų transporto priemonės dalių nešiklis, jo gamybos technologija tiesiogiai lemia bendrą transporto priemonės gamybos kokybę.Suvirinimas yra svarbus gamybos procesas automobilių kėbulų gamybos procese.Šiuo metu automobilių kėbulų suvirinimui naudojamos suvirinimo technologijos daugiausia apima pasipriešinimo taškinį suvirinimą, MIG suvirinimą, MAG suvirinimą ir suvirinimą lazeriu.
Lazerinio suvirinimo technologija, kaip pažangi optoelektromechaninio integracinio suvirinimo technologija, palyginti su tradicine automobilių kėbulo suvirinimo technologija, turi didelio energijos tankio, greito suvirinimo greičio, mažo suvirinimo įtempio ir deformacijos bei gero lankstumo pranašumus.
Automobilio kėbulo struktūra yra sudėtinga, o jo komponentai daugiausia plonasieniai ir lenkti.Automobilių kėbulo suvirinimas susiduria su tam tikrais sunkumais, pavyzdžiui, keičiasi kėbulo medžiaga, skiriasi kėbulo dalių storis, įvairi suvirinimo trajektorija ir jungčių formos.Be to, automobilių kėbulų suvirinimui keliami aukšti suvirinimo kokybės ir suvirinimo efektyvumo reikalavimai.
Remiantis atitinkamais suvirinimo proceso parametrais, lazerinis suvirinimas gali užtikrinti didelį pagrindinių automobilio kėbulo komponentų atsparumą nuovargiui ir atsparumą smūgiams, kad būtų užtikrinta suvirinimo kokybė ir automobilio kėbulo tarnavimo laikas.Lazerinio suvirinimo technologija gali prisitaikyti prie skirtingų jungčių formų, skirtingų storių ir skirtingų medžiagų tipų automobilių kėbulo dalių suvirinimo, kad atitiktų lanksčius automobilių kėbulo gamybos poreikius.Todėl lazerinio suvirinimo technologija yra svarbi techninė priemonė kokybiškai automobilių pramonės plėtrai pasiekti.
Automobilio kėbulo suvirinimo lazeriu technologija
Automobilio kėbulo suvirinimo lazeriu technologija
Lazerinio giluminio suvirinimo proceso principas (1 pav.) yra toks: kai lazerio galios tankis pasiekia tam tikrą lygį, medžiagos paviršius išgaruoja, suformuodamas rakto skylutę.Kai metalo garų slėgis skylėje pasiekia dinaminę pusiausvyrą su aplinkinio skysčio statiniu slėgiu ir paviršiaus įtempimu, lazeris per rakto skylutę gali būti apšvitintas į skylės apačią, o lazerio spinduliui judant ištisinis susidaro suvirinimo siūlė.Atliekant giluminio suvirinimo lazeriu procesą, nereikia dėti papildomo srauto ar užpildo, galima suvirinti pačios ruošinio medžiagas.
Fig.1 Lazerinio giluminio suvirinimo proceso schema
Lazerinio giluminio suvirinimo būdu gautas suvirinimas paprastai yra lygus ir tiesus, o deformacija nedidelė, o tai padeda pagerinti automobilio kėbulo gamybos tikslumą.Didelis suvirinimo siūlės atsparumas tempimui užtikrina automobilio kėbulo suvirinimo kokybę.Suvirinimo greitis yra greitas, o tai padeda pagerinti suvirinimo gamybos efektyvumą.
Automobilio kėbulo suvirinimo procese naudojant giluminio įsiskverbimo lazerinį suvirinimo procesą galima labai sumažinti dalių, formų ir suvirinimo įrankių skaičių, taip sumažinant kūno svorį ir gamybos sąnaudas.Tačiau lazerinio giluminio suvirinimo procesas turi prastą suvirintų dalių surinkimo tarpo toleranciją, todėl surinkimo tarpas turi būti kontroliuojamas nuo 0,05 iki 2 mm.Jei surinkimo tarpas yra per didelis, atsiras suvirinimo defektų, tokių kaip poros.
Dabartiniai tyrimai rodo, kad optimizuojant lazerinio giluminio suvirinimo proceso parametrus suvirinant tą pačią automobilio kėbulo medžiagą, galima gauti gerą paviršiaus formavimąsi, mažiau vidinių defektų ir puikias mechanines savybes.Puikios mechaninės suvirinimo savybės gali patenkinti automobilio kėbulo suvirinimo komponentų poreikius.Tačiau suvirinant automobilių kėbulus, skirtingo metalo lazerio giluminio įsiskverbimo suvirinimo technologija, kurią sudaro aliuminio lydinys ir plienas, nėra subrendusi.Nors pridedant pereinamuosius sluoksnius galima gauti puikių našumo suvirinimo siūlių, skirtingų pereinamųjų sluoksnių medžiagų įtakos IMC sluoksniui mechanizmas ir jų veikimo mechanizmas suvirinimo siūlės mikrostruktūrai nėra aiškus, todėl reikalingi tolesni tyrimai.
Automobilio kėbulo lazerinės vielos užpildymo suvirinimo procesas
Lazerinio užpildo vielos suvirinimo proceso principas yra toks: suvirintoji jungtis suformuojama iš anksto užpildant tam tikrą suvirinimo laidą siūlėje arba tiekiant suvirinimo laidą vienu metu lazerinio suvirinimo proceso metu.Tai prilygsta maždaug vienalytės suvirinimo vielos medžiagos įvedimui į suvirinimo baseiną atliekant giluminį suvirinimą lazeriu.Lazerinio užpildo vielos suvirinimo proceso schema parodyta 2 pav.
Fig.2 Lazerinės vielos užpildymo suvirinimo proceso schema
Palyginti su giluminio įsiskverbimo lazeriu, suvirinimas lazeriu turi du privalumus automatinio kėbulo suvirinimo srityje: pirma, jis gali labai pagerinti surinkimo tarpo tarp suvirinamų automobilio kėbulo dalių toleranciją ir išspręsti problemą, susijusią su giluminio suvirinimo lazeriu. reikalingas per didelis griovelio tarpas;Antra, suvirinimo srities pasiskirstymas audiniuose gali būti pagerintas naudojant skirtingo sudėties suvirinimo laidus, o tada galima reguliuoti suvirinimo efektyvumą.
Automobilių kėbulo gamybos procese lazerinės vielos užpildymo suvirinimo procesas daugiausia naudojamas aliuminio lydinio ir plieno kėbulo dalims suvirinti.Ypač suvirinant automobilio kėbulo aliuminio lydinio dalis, išlydyto baseino paviršiaus įtempis yra mažas, todėl išlydyto baseino griūtis yra lengva, o lazerinės vielos užpildymo suvirinimo procesas gali geriau išspręsti išlydyto baseino griūties problemą. išlydant suvirinimo laidą.
Automobilio kėbulo litavimo lazeriu technologija
Litavimo lazeriu principas yra toks: lazeris naudojamas kaip šilumos šaltinis, sufokusavus lazerio spindulys apšviečiamas suvirinimo vielos paviršius, suvirinimo viela ištirpsta, išsilydžiusi viela nukrenta ir užpildoma tarp suvirintinos dalys, o tarp užpildo metalo ir ruošinio atsiranda metalurginiai efektai, tokie kaip lydymasis ir difuzija, todėl ruošinys yra sujungtas.Skirtingai nuo lazerinio suvirinimo viela užpildymo proceso, lazerinio litavimo procesas tik išlydo viela ir netirpdo suvirinamo ruošinio.Lazerinis litavimas turi gerą suvirinimo stabilumą, tačiau suvirinimo siūlės atsparumas tempimui yra mažas.Fig.3 parodytas lazerinio litavimo proceso taikymas automobilio bagažinės dangčio suvirinimui.
Fig.3 Lazerinio litavimo taikymas automobiliuose: a) galinio gaubto suvirinimas lazeriu;b) lazerinio litavimo litavimo schema
Automobilio kėbulo suvirinimo procese lazerinis litavimo procesas daugiausia suvirina kėbulo dalis, kurioms keliami maži jungties stiprumo reikalavimai, pavyzdžiui, suvirinimas tarp viršutinio dangčio ir kėbulo šoninės sienelės, suvirinimas tarp viršutinės ir apatinės bagažinės dalių. dangtelis ir kt., Volkswagen, Audi ir kiti aukščiausios klasės viršutinio dangčio modeliai naudoja lazerinio litavimo procesą.
Pagrindiniai automobilio kėbulo lazerinio litavimo suvirinimo siūlės defektai yra briaunos įkandimas, poringumas, suvirinimo deformacija ir kt. Defektus galima akivaizdžiai pašalinti koreguojant proceso parametrus ir naudojant daugiafokusinį lazerinio litavimo procesą.
Lazerinio lankinio kompozitinio automobilio kėbulo suvirinimo technologija
Lazerinio lankinio kompozitinio suvirinimo proceso principas yra toks: naudojant du šilumos šaltinius lazerį ir lanką, vienu metu veikiant suvirinamo ruošinio paviršių, ruošinys išlydomas ir sukietėja, kad susidarytų suvirinimo siūlė.4 paveiksle parodyta lazerinio lankinio kompozito suvirinimo proceso schema.
Fig.4 Lazerinio lankinio kompozitinio suvirinimo proceso schema
Kompozitinis suvirinimas lazeriu turi tiek lazerinio, tiek lankinio suvirinimo privalumus: pirma, veikiant dvigubiems šilumos šaltiniams, suvirinimo greitis pagerėja, šilumos įvedimas mažas, siūlės deformacija maža, o lazerinio suvirinimo savybės yra prižiūrimi;Antra, jis turi geresnes sujungimo galimybes ir didesnę surinkimo tarpo toleranciją;Trečia, išlydyto baseino kietėjimo greitis yra lėtas, o tai padeda pašalinti suvirinimo defektus, tokius kaip poros ir įtrūkimai, ir pagerinti karščio paveiktos zonos struktūrą bei veikimą.Ketvirta, dėl lanko poveikio jis gali suvirinti medžiagas, pasižyminčias dideliu atspindžiu ir dideliu šilumos laidumu, o panaudojimo medžiagų asortimentas yra platesnis.
Automobilių kėbulų gamybos procese, naudojant lankinį lazerinį kompozitinį suvirinimo procesą daugiausia suvirinami kėbulo aliuminio lydinio komponentai ir skirtingi aliuminio ir plieno metalai, o suvirinamos dalys su dideliais surinkimo tarpais, pvz., suvirinant automobilio dureles, nes surinkimo tarpas yra palankus lazerinio lankinio kompozito suvirinimo tilto veikimui.Be to, „Audi“ kėbulo šoninio viršutinio pluošto padėtyje taip pat taikoma lazerinio MIG lankinio kompozitinio suvirinimo technologija.
Automobilių kėbulo suvirinimo procese lankinio suvirinimo lazeriu pranašumas yra didesnis tarpo tolerancija nei suvirinant vienu lazeriu, tačiau santykinė lazerio ir lanko padėtis, lazerio suvirinimo parametrai, lanko parametrai ir kiti veiksniai turėtų būti išsamiai apsvarstyti.Šilumos ir masės perdavimo elgsena suvirinant lazeriu yra sudėtinga, ypač energijos reguliavimo mechanizmas ir IMC storio bei struktūros reguliavimas suvirinant skirtingas medžiagas vis dar neaiškus, todėl reikia atlikti tolesnius tyrimus.
Kiti automobilių kėbulo suvirinimo lazeriu procesai
Lazerinis giluminio įsiskverbimo suvirinimas, lazerinis suvirinimas vielos užpildu, lazerinis litavimas ir lankinis suvirinimas lazeriu ir kiti suvirinimo procesai buvo brandesnė teorija ir plačiau pritaikytas praktikoje.Tobulėjant automobilių pramonės reikalavimams kėbulo suvirinimo efektyvumui ir didėjant skirtingų medžiagų suvirinimo poreikiui lengvųjų automobilių gamyboje, buvo atkreiptas dėmesys į lazerinį taškinį suvirinimą, suvirinimą lazeriu, suvirinimą daugialazeriu pluoštu ir suvirinimą lazeriu. į.
Taškinio suvirinimo lazeriu procesas
Taškinis suvirinimas lazeriu yra pažangi lazerinio suvirinimo technologija, kurios privalumai yra greitas suvirinimo greitis ir didelis suvirinimo tikslumas.Pagrindinis lazerio taškinio suvirinimo principas yra fokusuoti lazerio spindulį į tam tikrą suvirinamos dalies tašką, kad taške esantis metalas akimirksniu išsilydytų, reguliuojant lazerio tankį, kad būtų pasiektas šilumos laidumo suvirinimas arba gilaus lydinio suvirinimo efektas. , kai lazerio spindulys nustoja veikti, skystas metalas sustingsta, kad susidarytų jungtis.
Yra dvi pagrindinės lazerinio taškinio suvirinimo formos: impulsinis lazerinis taškinis suvirinimas ir nuolatinis lazerinis taškinis suvirinimas.Impulsinio lazerio taškinio suvirinimo lazerio spindulio didžiausia energija yra didelė, tačiau veikimo laikas yra trumpas, paprastai naudojamas magnio lydinių, aliuminio lydinių ir kitų lengvųjų metalų suvirinimui.Vidutinė lazerio spindulio galia atliekant nuolatinį lazerinį taškinį suvirinimą yra didelė, lazerio veikimo laikas yra ilgas ir plačiai naudojamas plieno suvirinimui.
Kalbant apie automobilių kėbulo suvirinimą, lyginant su atspariu taškiniu suvirinimu, lazerinis taškinis suvirinimas turi nekontaktinio suvirinimo privalumus, taškinio suvirinimo trajektorija gali būti suprojektuota atskirai ir pan., o tai gali atitikti aukštos kokybės suvirinimo reikalavimus esant skirtingiems tarpams. automobilių kėbulo medžiagos.
Suvirinimo lazeriu procesas
Lazerinis suvirinimas yra nauja lazerinio suvirinimo technologija, pasiūlyta pastaraisiais metais ir kuri buvo plačiai susirūpinta.Šios technologijos principas yra toks: integruojant galvanometro grupę ant lazerinio suvirinimo galvutės, lazerio spindulys yra greitas, tvarkingas ir nedideliu diapazonu, kad būtų pasiektas lazerio spindulio judėjimo į priekį efektas maišant.
Pagrindinės siūbavimo trajektorijos lazerinio suvirinimo procese apima skersinį posūkį, išilginį posūkį, apskritą posūkį ir begalinį posūkį.Suvirinimo lazeriu procesas turi didelių pranašumų suvirinant automobilio kėbulą.Veikiant lazerio spindulio svyravimui, išlydyto baseino tėkmės būsena labai pasikeičia.Todėl procesas gali ne tik pašalinti nesusiliejusį defektą, pasiekti grūdelių rafinuotumą ir sumažinti poringumą suvirinant tą pačią automobilio kėbulo medžiagą.Be to, tai taip pat gali pagerinti problemas, tokias kaip nepakankamas skirtingų medžiagų maišymas ir prastos suvirinimo siūlių mechaninės savybės suvirinant nevienalytes automobilio kėbulo medžiagas.
Kelių lazerinių spindulių suvirinimo procesas
Šiuo metu optinio pluošto lazeris gali būti padalintas į kelis lazerio pluoštus suvirinimo galvutėje įmontuotu skirstytuvo moduliu.Suvirinimas kelių lazeriniu pluoštu prilygsta kelių šilumos šaltinių panaudojimui suvirinimo procese, reguliuojant pluošto energijos pasiskirstymą, skirtingos sijos gali atlikti skirtingas funkcijas, pavyzdžiui: didesnio energijos tankio pluoštas yra pagrindinis spindulys, atsakingas už gilų pluoštą. skvarbinis suvirinimas;Mažesnis spindulio energijos tankis gali išvalyti ir iš anksto pašildyti medžiagos paviršių ir padidinti lazerio spindulio energijos absorbciją medžiagoje.
Cinkuota didelio stiprio plieno medžiaga plačiai naudojama automobilių kėbuluose.Kelių lazerių pluošto suvirinimo technologija gali pagerinti cinko garų išgaravimą ir išlydyto baseino dinaminį elgesį suvirinant cinkuoto plieno plokštę, pagerinti purškimo problemą ir padidinti suvirinimo atsparumą tempimui.
Suvirinimo lazeriu procesas
Suvirinimo lazeriu technologija yra nauja lazerinio suvirinimo technologija, kuri pasižymi dideliu suvirinimo efektyvumu ir gali būti sukurta atskirai.Pagrindinis lazerio skrydžio suvirinimo principas yra tas, kad kai lazerio spindulys patenka į skenuojančio veidrodžio X ir Y veidrodžius, veidrodžio kampas yra valdomas nepriklausomu programavimu, kad būtų pasiektas lazerio spindulio nukreipimas bet kokiu kampu.
Tradicinis automobilio kėbulo suvirinimas lazeriu daugiausia priklauso nuo sinchroninio lazerinio suvirinimo galvutės, kurią varo suvirinimo robotas, judėjimu, kad būtų pasiektas suvirinimo efektas.Tačiau automobilio kėbulo suvirinimo efektyvumą labai riboja pasikartojantys suvirinimo roboto judesiai dėl didelio suvirinimo siūlių skaičiaus ir ilgo suvirinimo siūlių ilgio.Priešingai, suvirinant lazeriu, reikia tik reguliuoti veidrodžio kampą, kad suvirinimas būtų pasiektas tam tikrame diapazone.Todėl lazerinio suvirinimo technologija gali žymiai pagerinti suvirinimo efektyvumą ir turi plačias taikymo perspektyvas.
Santrauka ir perspektyva
Tobulėjant automobilių pramonei, būsimos kėbulo suvirinimo technologijos toliau vystysis dviem aspektais: suvirinimo procesu ir išmaniosiomis technologijomis.
Automobilio kėbulas, ypač naujos energijos transporto priemonių kėbulas, vystosi lengvumo linkme.Lengvieji lydiniai, kompozicinės medžiagos ir skirtingos medžiagos bus plačiau naudojamos automobilių kėbuluose, įprastinis lazerinis suvirinimo procesas sunkiai atitinka jo suvirinimo reikalavimus, todėl kokybiškas ir efektyvus suvirinimo procesas taps ateities plėtros tendencija.
Pastaraisiais metais atsirandantys lazerinio suvirinimo procesai, tokie kaip suvirinimas lazeriu, suvirinimas daugialypiu lazeriu, suvirinimas lazeriu ir kt., buvo preliminarūs teoriniai tyrimai ir procesų tyrinėjimas suvirinimo kokybės ir suvirinimo efektyvumo požiūriu.Ateityje būtina glaudžiai derinti atsirandantį lazerinio suvirinimo procesą su lengvų medžiagų ir skirtingų medžiagų suvirinimo automobilių kėbulo scenomis, atlikti nuodugnius lazerio spindulio svyravimo trajektorijos projektavimo, kelių lazerinių spindulių energijos veikimo mechanizmo tyrimus. ir skrydžio suvirinimo efektyvumo gerinimas bei ištirkite brandų lengvųjų automobilių kėbulo suvirinimo procesą.
Automobilio kėbulo suvirinimo lazeriu technologija yra giliai integruota su išmaniosiomis technologijomis.Suvirinimo kokybei lemiamą vaidmenį atlieka automobilio kėbulo suvirinimo lazeriu būsenos suvokimas realiu laiku ir proceso parametrų grįžtamasis ryšys.Dabartinė išmanioji lazerinio suvirinimo technologija dažniausiai naudojama prieš suvirinimo trajektorijų planavimui ir sekimui bei kokybės patikrinimui po suvirinimo.Namuose ir užsienyje suvirinimo defektų aptikimo ir parametrų adaptyvaus valdymo tyrimai dar tik pradiniame etape, o lazerinio suvirinimo proceso parametrų adaptyvaus valdymo technologija nebuvo pritaikyta automobilių kėbulų gamyboje.
Todėl, atsižvelgiant į lazerinio suvirinimo technologijos taikymo automobilių kėbulų suvirinimo procese ypatybes, turėtų būti sukurta išmanioji lazerinio suvirinimo jutimo sistema su pažangiais kelių jutiklių šerdimi ir didelės spartos bei didelio tikslumo suvirinimo roboto valdymo sistema. sukurtas ateityje, siekiant užtikrinti visų išmaniosios lazerinio suvirinimo technologijos aspektų realiu laiku ir tikslumą.Norėdami užtikrinti kokybišką ir efektyvų apdorojimą, atidarykite nuorodą „Prieš suvirinimo trajektorijos planavimas – suvirinimo kokybės internetinio nustatymo po suvirinimo parametrų adaptyvus valdymas“.
Paskelbimo laikas: 2023-10-16