Walong laser welding na proseso sa pagmamanupaktura ng katawan ng sasakyan

Panimula

Dahil ang katawan ng sasakyan ay ang carrier ng iba pang mga bahagi ng sasakyan, ang teknolohiya ng pagmamanupaktura nito ay direktang tinutukoy ang pangkalahatang kalidad ng pagmamanupaktura ng sasakyan.Ang welding ay isang mahalagang proseso ng produksyon sa proseso ng pagmamanupaktura ng katawan ng sasakyan.Sa kasalukuyan, ang mga teknolohiya ng welding na ginagamit para sa automotive body welding ay pangunahing kasama ang resistance spot welding, MIG welding, MAG welding at laser welding.

Ang teknolohiya ng laser welding bilang isang advanced na optoelectromechanical integration welding technology, kumpara sa tradisyunal na teknolohiya ng welding ng katawan ng sasakyan, ay may mga pakinabang ng mataas na density ng enerhiya, mabilis na bilis ng welding, maliit na stress at deformation ng welding, at mahusay na kakayahang umangkop.

Ang istraktura ng katawan ng sasakyan ay kumplikado, at ang mga bahagi nito ay higit sa lahat ay manipis ang pader at hubog.Ang welding ng katawan ng sasakyan ay nahaharap sa ilang mga paghihirap, tulad ng mga pagbabago sa materyal ng katawan, iba't ibang kapal ng mga bahagi ng katawan, sari-saring trajectory ng welding at magkasanib na anyo.Bilang karagdagan, ang welding ng katawan ng sasakyan ay may mataas na mga kinakailangan sa kalidad ng hinang at kahusayan ng hinang.

Batay sa naaangkop na mga parameter ng proseso ng hinang, masisiguro ng laser welding ang mataas na lakas ng pagkapagod at tibay ng epekto ng mga pangunahing bahagi ng katawan ng kotse, upang matiyak ang kalidad ng hinang at buhay ng serbisyo ng katawan ng kotse.Ang teknolohiya ng laser welding ay maaaring umangkop sa iba't ibang magkasanib na anyo, iba't ibang kapal at iba't ibang uri ng materyal ng welding ng mga bahagi ng katawan ng sasakyan, upang matugunan ang mga nababaluktot na pangangailangan ng pagmamanupaktura ng auto body.Samakatuwid, ang teknolohiya ng laser welding ay isang mahalagang teknikal na paraan upang makamit ang mataas na kalidad na pag-unlad ng industriya ng automotive.

Laser welding technology ng katawan ng sasakyan

Laser deep penetration welding technology ng katawan ng sasakyan

Ang prinsipyo ng proseso ng welding ng deep penetration ng laser (Figure 1) ay ang mga sumusunod: kapag ang density ng laser power ay umabot sa isang tiyak na antas, ang ibabaw ng materyal ay umuuga, na bumubuo ng isang keyhole.Kapag ang presyon ng singaw ng metal sa butas ay umabot sa isang dinamikong balanse na may static na presyon at pag-igting sa ibabaw ng nakapalibot na likido, ang laser ay maaaring i-irradiated sa ilalim ng butas sa pamamagitan ng keyhole, at sa paggalaw ng laser beam, isang tuluy-tuloy na nabuo ang weld.Sa panahon ng proseso ng laser deep penetration welding, hindi na kailangang magdagdag ng auxiliary flux o filler, at ang mga sariling materyales ng workpiece ay maaaring welded nang magkasama.

              FIG.1 Schematic diagram ng laser deep penetration welding process

Ang weld na nakuha ng laser deep penetration welding ay karaniwang makinis at tuwid, at ang deformation ay maliit, na nakakatulong sa pagpapabuti ng katumpakan ng pagmamanupaktura ng katawan ng sasakyan.Tinitiyak ng mataas na tensile strength ng weld ang welding quality ng automobile body.Ang bilis ng hinang ay mabilis, na nakakatulong sa pagpapabuti ng kahusayan sa produksyon ng hinang.

Sa proseso ng automobile body welding, ang paggamit ng laser deep penetration welding na proseso ay maaaring lubos na mabawasan ang bilang ng mga bahagi, molds at welding tool, at sa gayon ay binabawasan ang timbang ng katawan at mga gastos sa produksyon.Gayunpaman, ang proseso ng laser deep penetration welding ay may mahinang tolerance para sa assembly gap ng mga welded parts, at ang assembly gap ay kailangang kontrolin sa pagitan ng 0.05 at 2 mm.Kung ang puwang ng pagpupulong ay masyadong malaki, ang mga depekto sa hinang tulad ng mga pores ay magaganap.

Ang kasalukuyang pananaliksik ay nagpapakita na ang weld na may magandang ibabaw na bumubuo, mas kaunting mga panloob na depekto at mahusay na mekanikal na mga katangian ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pag-optimize ng mga parameter ng proseso ng laser deep penetration welding sa hinang ng parehong materyal ng katawan ng sasakyan.Ang mahusay na mga mekanikal na katangian ng hinang ay maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng mga bahagi ng hinang ng katawan ng sasakyan.Gayunpaman, sa automobile body welding, hindi mature ang dissimilar metal laser deep penetration welding technology na kinakatawan ng aluminum alloy at steel.Kahit na ang mga welding seams na may mahusay na pagganap ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga layer ng transition, ang mekanismo ng impluwensya ng iba't ibang mga materyales sa layer ng transition sa layer ng IMC at ang kanilang mekanismo ng pagkilos sa weld microstructure ay hindi malinaw, at kailangan ng karagdagang pananaliksik.

Proseso ng welding ng pagpuno ng laser wire sa katawan ng sasakyan

Ang prinsipyo ng proseso ng welding ng wire ng laser filler ay ang mga sumusunod: ang isang welded joint ay nabuo sa pamamagitan ng pre-filling ng isang tiyak na welding wire sa weld o pagpapakain ng welding wire nang sabay-sabay sa panahon ng proseso ng laser welding.Ito ay katumbas ng pag-input ng humigit-kumulang homogenous na welding wire na materyal sa weld pool sa panahon ng laser deep penetration welding.Ang schematic diagram ng laser filler wire welding process ay ipinapakita sa Figure 2.

FIG.2 Schematic diagram ng laser wire filling welding process

Kung ikukumpara sa laser deep penetration welding, ang laser wire filling welding ay may dalawang pakinabang sa auto body welding: una, maaari itong lubos na mapabuti ang tolerance ng assembly gap sa pagitan ng mga bahagi ng auto body na hinangin, at lutasin ang problema na ang laser deep penetration welding nangangailangan ng masyadong maraming groove clearance;Pangalawa, ang pamamahagi ng tisyu ng lugar ng hinang ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng paggamit ng mga wire ng hinang na may iba't ibang nilalaman ng komposisyon, at pagkatapos ay maaaring makontrol ang pagganap ng hinang.

Sa proseso ng pagmamanupaktura ng katawan ng sasakyan, ang proseso ng pagpuno ng laser wire ng hinang ay pangunahing ginagamit para sa hinang aluminyo haluang metal at bakal na bahagi ng katawan.Lalo na sa proseso ng hinang ng mga bahagi ng aluminyo haluang metal ng katawan ng sasakyan, ang pag-igting sa ibabaw ng tinunaw na pool ay maliit, na madaling humantong sa pagbagsak ng tinunaw na pool, at ang proseso ng pagpuno ng laser wire ng hinang ay maaaring mas mahusay na malutas ang problema ng pagbagsak ng molten pool. sa pamamagitan ng pagtunaw ng welding wire.

Laser brazing na teknolohiya ng katawan ng sasakyan

Ang prinsipyo ng proseso ng laser brazing ay ang mga sumusunod: ang laser ay ginagamit bilang pinagmumulan ng init, ang laser beam ay iluminado sa ibabaw ng welding wire pagkatapos na itutok, ang welding wire ay natunaw, ang natunaw na wire ay bumaba at napuno sa pagitan ng mga bahaging hinangin, at ang mga epektong metalurhiko tulad ng pagkatunaw at pagsasabog ay nangyayari sa pagitan ng metal na tagapuno at ng workpiece, upang ang workpiece ay konektado.Hindi tulad ng laser wire filling welding process, ang laser brazing process ay natutunaw lamang ang wire at hindi natutunaw ang workpiece na hinangin.Ang laser brazing ay may magandang welding stability, ngunit mababa ang tensile strength ng weld.FIG.3 ay nagpapakita ng aplikasyon ng laser brazing na proseso sa automobile boot lid welding.

FIG.3 Paglalapat ng laser brazing sa sasakyan: (a) laser welding ng rear hood;(b) Schematic diagram ng laser brazing

Sa proseso ng welding ng katawan ng sasakyan, ang proseso ng laser brazing ay pangunahing hinang ang mga bahagi ng katawan na may mababang mga kinakailangan sa lakas ng magkasanib, tulad ng hinang sa pagitan ng tuktok na takip at ng gilid ng dingding ng katawan, ang hinang sa pagitan ng itaas at ibabang bahagi ng puno ng kahoy. cover, atbp., Volkswagen, Audi at iba pang mga high-end na modelo ng tuktok na takip ay gumagamit ng laser brazing na proseso.

Ang mga pangunahing depekto sa laser brazing welding seam ng automobile body ay kinabibilangan ng edge biting, porosity, weld deformation, atbp. Ang mga depekto ay malinaw na mapipigilan sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga parameter ng proseso at paggamit ng multi-focus na laser brazing na proseso.

Laser arc composite welding technology ng katawan ng sasakyan

Ang prinsipyo ng proseso ng laser-arc composite welding ay ang mga sumusunod: gamit ang dalawang heat source ng laser at arc upang kumilos sa ibabaw ng workpiece na hinangin nang sabay, ang workpiece ay natutunaw at nagpapatibay upang bumuo ng isang weld.Ipinapakita ng Figure 4 ang schematic diagram ng laser-arc composite welding process.

FIG.4 Schematic diagram ng laser-arc composite welding process

Ang laser-arc composite welding ay may mga pakinabang ng parehong laser welding at arc welding: una, sa ilalim ng pagkilos ng dobleng pinagmumulan ng init, ang bilis ng welding ay pinabuting, ang input ng init ay maliit, ang weld deformation ay maliit, at ang mga katangian ng laser welding ay pinananatili;Pangalawa, ito ay may mas mahusay na bridging kakayahan at higit na tolerance ng assembly gap;Ikatlo, ang solidification rate ng molten pool ay mabagal, na nakakatulong sa pag-aalis ng mga depekto sa welding tulad ng mga pores at bitak, at pagpapabuti ng istraktura at pagganap ng apektadong zone ng init.Ikaapat, dahil sa epekto ng arko, maaari itong magwelding ng mga materyales na may mataas na reflectivity at mataas na thermal conductivity, at mas malawak ang hanay ng mga materyales sa aplikasyon.

Sa proseso ng pagmamanupaktura ng katawan ng sasakyan, ang proseso ng laser-arc composite welding ay pangunahin upang magwelding ng mga bahagi ng aluminyo na haluang metal ng katawan at mga hindi magkatulad na metal na aluminyo-bakal, at ang welding ay ginagawa para sa mga bahagi na may malalaking puwang sa pagpupulong, tulad ng hinang ng mga bahagi ng ang pinto ng kotse, dahil ang puwang ng pagpupulong ay nakakatulong sa paglalaro ng pagganap ng tulay ng laser-arc composite welding.Bilang karagdagan, ang laser-MIG arc composite welding technology ay inilalapat din sa gilid na tuktok na posisyon ng beam ng Audi body.

Sa proseso ng welding ng katawan ng sasakyan, ang laser-arc composite welding ay may bentahe ng mas malaking gap tolerance kaysa sa solong laser welding, ngunit ang kamag-anak na posisyon ng laser at arc, mga parameter ng laser welding, mga parameter ng arc at iba pang mga kadahilanan ay dapat isaalang-alang nang komprehensibo.Ang pag-uugali ng init at mass transfer sa laser-arc welding ay kumplikado, lalo na ang mekanismo ng regulasyon ng enerhiya at kapal ng IMC at regulasyon ng istraktura sa hindi magkatulad na materyal na hinang ay hindi pa rin malinaw, at kailangan ng karagdagang pananaliksik.

Iba pang mga automotive body laser welding na proseso

Laser deep penetration welding, laser wire filling welding, laser brazing at laser-arc composite welding at iba pang proseso ng welding ay naging mas mature na teorya at malawak na praktikal na aplikasyon.Sa pagpapabuti ng mga kinakailangan ng industriya ng automotive para sa kahusayan ng welding ng katawan at ang pagtaas ng demand para sa hindi magkatulad na mga materyales na hinang sa magaan na pagmamanupaktura ng sasakyan, ang laser spot welding, laser swing welding, multi-laser beam welding at laser flight welding ay binigyang pansin. sa.

Proseso ng laser spot welding 

Ang laser spot welding ay isang advanced na laser welding technology, na may mga pakinabang ng mabilis na bilis ng welding at mataas na katumpakan ng welding.Ang pangunahing prinsipyo ng laser spot welding ay upang ituon ang laser beam sa isang tiyak na punto sa bahaging hinangin, upang ang metal sa punto ay agad na matunaw, sa pamamagitan ng pagsasaayos ng laser density upang makamit ang thermal conduction welding o deep fusion welding effect. , kapag ang laser beam ay huminto sa pagkilos, ang likidong metal reflow, solidified upang bumuo ng isang joint.

Mayroong dalawang pangunahing anyo ng laser spot welding: pulsed laser spot welding at tuloy-tuloy na laser spot welding.Pulsed laser spot welding laser beam peak energy ay mataas, ngunit ang oras ng pagkilos ay maikli, karaniwang ginagamit para sa magnesium alloy, aluminum alloy at iba pang light metal welding.Ang average na kapangyarihan ng laser beam sa tuloy-tuloy na laser spot welding ay mataas, ang laser action time ay mahaba, at ito ay malawakang ginagamit sa steel welding.

Sa mga tuntunin ng welding ng katawan ng sasakyan, kumpara sa resistance spot welding, ang laser spot welding ay may mga pakinabang ng non-contact, spot welding trajectory ay maaaring idisenyo nang nakapag-iisa, atbp., na maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng mataas na kalidad na welding sa ilalim ng iba't ibang lap gaps ng mga materyales sa katawan ng sasakyan.

Laser swing welding na proseso

Ang laser swing welding ay isang bagong teknolohiya ng laser welding na iminungkahi sa mga nakaraang taon, na malawak na pinag-aalala.Ang prinsipyo ng teknolohiyang ito ay: sa pamamagitan ng pagsasama ng pangkat ng galvanometer sa laser welding head, ang laser beam ay mabilis, maayos at nasa maliit na hanay, upang makamit ang epekto ng laser beam na sumusulong habang hinahalo.

Ang mga pangunahing swing trajectories sa proseso ng laser swing welding ay kinabibilangan ng transverse swing, longitudinal swing, circular swing at infinite swing.Ang proseso ng laser swing welding ay may makabuluhang pakinabang sa hinang ng katawan ng sasakyan.Sa ilalim ng pagkilos ng laser beam swing, ang daloy ng estado ng molten pool ay makabuluhang nagbago.Samakatuwid, ang proseso ay hindi lamang maaaring alisin ang hindi pinagsamang depekto, makamit ang pagpipino ng butil at sugpuin ang porosity sa hinang ng parehong materyal sa katawan ng sasakyan.Bilang karagdagan, maaari rin itong mapabuti ang mga problema tulad ng hindi sapat na paghahalo ng iba't ibang mga materyales at mahinang mekanikal na katangian ng mga welds sa hinang ng mga heterogenous na materyales ng katawan ng sasakyan.

 Multi-laser beam welding na proseso

Sa kasalukuyan, ang optical fiber laser ay maaaring hatiin sa maramihang mga laser beam sa pamamagitan ng isang splitter module na naka-install sa welding head.Ang multi-laser beam welding ay katumbas ng paglalapat ng maraming pinagmumulan ng init sa proseso ng welding, sa pamamagitan ng pagsasaayos ng pamamahagi ng enerhiya ng beam, ang iba't ibang mga beam ay maaaring makamit ang iba't ibang mga pag-andar, tulad ng: ang beam na may mas mataas na density ng enerhiya ay ang pangunahing sinag, na responsable para sa malalim pagtagos hinang;Ang mas mababang density ng enerhiya ng beam ay maaaring linisin at painitin ang ibabaw ng materyal, at dagdagan ang pagsipsip ng enerhiya ng laser beam ng materyal.

Galvanized high-strength steel material ay malawakang ginagamit sa katawan ng sasakyan.Ang multi-laser beam welding technology ay maaaring mapabuti ang evaporation behavior ng zinc vapor at ang dynamic na pag-uugali ng molten pool sa proseso ng welding ng galvanized steel plate, mapabuti ang sputtering problem, at mapahusay ang tensile strength ng weld.

 Proseso ng laser flight welding

Ang laser flight welding technology ay isang bagong laser welding technology, na may mataas na kahusayan sa welding at maaaring idisenyo nang nakapag-iisa.Ang pangunahing prinsipyo ng laser flight welding ay kapag ang laser beam ay nangyari sa X at Y na salamin ng scanning mirror, ang Anggulo ng salamin ay kinokontrol ng independiyenteng programming upang makamit ang pagpapalihis ng laser beam sa anumang Anggulo.

Ang tradisyonal na laser welding ng automobile body ay higit na umaasa sa kasabay na paggalaw ng laser welding head na hinimok ng welding robot upang makamit ang welding effect.Gayunpaman, ang kahusayan ng hinang ng katawan ng sasakyan ay lubhang nalilimitahan ng paulit-ulit na reciprocating motion ng welding robot dahil sa malaking bilang ng mga welds at mahabang haba ng mga welds.Sa kaibahan, ang laser flight welding ay kailangan lamang na ayusin ang Anggulo ng salamin upang makamit ang hinang sa loob ng isang tiyak na hanay.Samakatuwid, ang teknolohiya ng laser flight welding ay maaaring makabuluhang mapabuti ang kahusayan ng hinang at may malawak na mga prospect ng aplikasyon.

Buod at inaasam-asam

Sa pag-unlad ng industriya ng sasakyan, ang hinaharap na teknolohiya ng hinang ng katawan ay patuloy na bubuo sa dalawang aspeto: proseso ng hinang at matalinong teknolohiya.

Ang katawan ng sasakyan, lalo na ang bagong katawan ng sasakyan ng enerhiya, ay umuunlad sa direksyon na magaan.Ang magaan na haluang metal, pinagsama-samang mga materyales at hindi magkatulad na mga materyales ay mas malawak na gagamitin sa katawan ng sasakyan, ang maginoo na proseso ng laser welding ay mahirap matugunan ang mga kinakailangan sa hinang nito, kaya ang mataas na kalidad at mahusay na proseso ng hinang ay magiging trend ng pag-unlad sa hinaharap.

Sa mga nagdaang taon, ang mga umuusbong na proseso ng laser welding, tulad ng laser swing welding, multi-laser beam welding, laser flight welding, atbp., ay naging paunang teoretikal na pananaliksik at proseso ng paggalugad sa mga tuntunin ng kalidad ng hinang at kahusayan ng hinang.Sa hinaharap, kinakailangan na malapit na pagsamahin ang umuusbong na proseso ng laser welding na may magaan na materyales at hindi magkatulad na mga materyales na hinang na mga eksena ng katawan ng sasakyan, magsagawa ng malalim na pananaliksik sa disenyo ng laser beam swing trajectory, ang mekanismo ng pagkilos ng multi-laser beam energy. at ang pagpapabuti ng kahusayan ng flight welding, at tuklasin ang isang mature na magaan na proseso ng welding ng katawan ng sasakyan.

Ang teknolohiya ng laser welding ng katawan ng sasakyan ay malalim na isinama sa matalinong teknolohiya.Ang real-time na pang-unawa ng estado ng welding ng laser ng katawan ng sasakyan at ang kontrol ng feedback ng mga parameter ng proseso ay may mahalagang papel sa kalidad ng hinang.Ang kasalukuyang intelligent laser welding technology ay kadalasang ginagamit para sa pre-welding trajectory planning at tracking at post-welding quality inspection.Sa bahay at sa ibang bansa, ang pananaliksik sa pagtuklas ng depekto sa hinang at kontrol sa adaptive ng parameter ay nasa paunang yugto pa rin, at ang teknolohiyang adaptive control na teknolohiya ng laser welding na proseso ay hindi nailapat sa pagmamanupaktura ng katawan ng sasakyan.

Samakatuwid, dahil sa mga katangian ng aplikasyon ng teknolohiya ng laser welding sa proseso ng welding ng katawan ng sasakyan, isang intelligent sensing system para sa laser welding na may mga advanced na multi-sensor bilang core at isang high-speed at high-precision welding robot control system ay dapat na binuo sa hinaharap upang matiyak ang real-time at katumpakan ng lahat ng aspeto ng intelligent laser welding technology.Buksan ang link ng "pre-welding trajectory planning - parameter adaptive control ng welding quality online detection pagkatapos ng welding" upang matiyak ang mataas na kalidad at mahusay na pagproseso.