Ievads
Tā kā transportlīdzekļa virsbūve ir citu transportlīdzekļa daļu nesēja, tās ražošanas tehnoloģija tieši nosaka transportlīdzekļa kopējo ražošanas kvalitāti.Metināšana ir svarīgs ražošanas process automašīnu virsbūves ražošanas procesā.Pašlaik automobiļu virsbūves metināšanai izmantotās metināšanas tehnoloģijas galvenokārt ietver pretestības punktmetināšanu, MIG metināšanu, MAG metināšanu un lāzermetināšanu.
Lāzermetināšanas tehnoloģijai kā progresīvai optoelektromehāniskās integrācijas metināšanas tehnoloģijai, salīdzinot ar tradicionālo automašīnu virsbūves metināšanas tehnoloģiju, ir augsts enerģijas blīvums, ātrs metināšanas ātrums, mazs metināšanas spriegums un deformācija, kā arī laba elastība.
Automašīnas virsbūves struktūra ir sarežģīta, un tās sastāvdaļas galvenokārt ir plānsienu un izliektas.Automobiļu virsbūves metināšana saskaras ar dažām grūtībām, piemēram, virsbūves materiāla izmaiņām, dažādu virsbūves daļu biezumu, daudzveidīgu metināšanas trajektoriju un savienojumu formām.Turklāt automobiļu virsbūves metināšanai ir augstas prasības attiecībā uz metināšanas kvalitāti un metināšanas efektivitāti.
Balstoties uz atbilstošiem metināšanas procesa parametriem, lāzermetināšana var nodrošināt augstu noguruma izturību un triecienizturību galvenajām automašīnas virsbūves sastāvdaļām, lai nodrošinātu metināšanas kvalitāti un automašīnas virsbūves kalpošanas laiku.Lāzera metināšanas tehnoloģija var pielāgoties dažādām savienojumu formām, dažāda biezuma un dažāda veida automašīnu virsbūves daļu metināšanai, lai apmierinātu elastīgās automobiļu virsbūves ražošanas vajadzības.Tāpēc lāzermetināšanas tehnoloģija ir nozīmīgs tehniskais līdzeklis, lai panāktu kvalitatīvu autobūves nozares attīstību.
Automobiļu virsbūves lāzermetināšanas tehnoloģija
Automobiļu virsbūves dziļās iespiešanās lāzermetināšanas tehnoloģija
Lāzera dziļi iespiešanās metināšanas procesa princips (1. attēls) ir šāds: kad lāzera jaudas blīvums sasniedz noteiktu līmeni, materiāla virsma iztvaiko, veidojot atslēgas caurumu.Kad metāla tvaika spiediens caurumā sasniedz dinamisku līdzsvaru ar apkārtējā šķidruma statisko spiedienu un virsmas spraigumu, lāzeru caur atslēgas caurumu var apstarot līdz urbuma dibenam un ar lāzera stara kustību nepārtraukti veidojas metinājums.Lāzera dziļās iespiešanās metināšanas procesā nav nepieciešams pievienot papildu plūsmu vai pildvielu, un sagataves materiālus var sametināt kopā.
Zīm.1 Lāzera dziļi iespiešanās metināšanas procesa shematiskā diagramma
Metinātā šuve, kas iegūta ar lāzera dziļo iespiešanās metināšanu, parasti ir gluda un taisna, un deformācija ir neliela, kas veicina automašīnas virsbūves ražošanas precizitātes uzlabošanos.Metinātās šuves augstā stiepes izturība nodrošina automašīnas virsbūves metināšanas kvalitāti.Metināšanas ātrums ir ātrs, kas veicina metināšanas ražošanas efektivitātes uzlabošanos.
Automobiļu virsbūves metināšanas procesā lāzera dziļās iespiešanās metināšanas procesa izmantošana var ievērojami samazināt detaļu, veidņu un metināšanas instrumentu skaitu, tādējādi samazinot ķermeņa svaru un ražošanas izmaksas.Tomēr lāzera dziļās iespiešanās metināšanas procesam ir slikta pielaide pret metināto detaļu montāžas spraugu, un montāžas sprauga ir jākontrolē no 0,05 līdz 2 mm.Ja montāžas sprauga ir pārāk liela, rodas metināšanas defekti, piemēram, poras.
Pašreizējais pētījums rāda, ka metināto šuvi ar labu virsmas formēšanu, mazāk iekšējiem defektiem un izcilām mehāniskajām īpašībām var iegūt, optimizējot lāzermetināšanas dziļi iespiešanās procesa parametrus viena un tā paša automašīnas virsbūves materiāla metināšanā.Metinātās šuves lieliskās mehāniskās īpašības var apmierināt automašīnas virsbūves metināšanas komponentu vajadzības.Tomēr automašīnu virsbūves metināšanā atšķirīgā metāla lāzera dziļās iespiešanās metināšanas tehnoloģija, ko pārstāv alumīnija sakausējums un tērauds, nav nobriedusi.Lai gan metināšanas šuves ar izcilu veiktspēju var iegūt, pievienojot pārejas slāņus, dažādu pārejas slāņu materiālu ietekmes mehānisms uz IMC slāni un to darbības mehānisms uz metinājuma mikrostruktūru nav skaidrs, un ir nepieciešami turpmāki pētījumi.
Automobiļu virsbūves lāzervadu uzpildes metināšanas process
Lāzera uzpildes stieples metināšanas procesa princips ir šāds: metināto savienojumu veido, iepriekš iepildot konkrētu metināšanas stiepli metinātajā šuvē vai vienlaikus padodot metināšanas stiepli lāzera metināšanas procesā.Tas ir līdzvērtīgs aptuveni viendabīga metināšanas stieples materiāla ievadīšanai metināšanas baseinā lāzermetināšanas dziļi iespiešanās laikā.Lāzera pildvielas stieples metināšanas procesa shematiskā diagramma ir parādīta 2. attēlā.
Zīm.2 Lāzervadu pildīšanas metināšanas procesa shematiskā diagramma
Salīdzinājumā ar lāzera dziļās iespiešanās metināšanu, lāzera stieples metināšanai ir divas priekšrocības auto virsbūves metināšanā: pirmkārt, tā var ievērojami uzlabot montāžas spraugas toleranci starp metināmajām auto virsbūves daļām un atrisināt problēmu, kas saistīta ar lāzera dziļās iespiešanās metināšanu. prasa pārāk lielu rievu klīrensu;Otrkārt, metināšanas zonas audu sadalījumu var uzlabot, izmantojot metināšanas stieples ar dažāda sastāva saturu, un pēc tam var regulēt metināšanas veiktspēju.
Automobiļu virsbūves ražošanas procesā lāzera stieples uzpildes metināšanas procesu galvenokārt izmanto alumīnija sakausējuma un tērauda virsbūves daļu metināšanai.Īpaši automašīnu virsbūves alumīnija sakausējuma detaļu metināšanas procesā izkausēta baseina virsmas spraigums ir mazs, kas ir viegli novest pie izkausēta baseina sabrukšanas, un lāzera stieples pildīšanas metināšanas process var labāk atrisināt izkausētā baseina sabrukšanas problēmu. izkausējot metināšanas stiepli.
Automobiļu virsbūves lāzerlodēšanas tehnoloģija
Lāzerlodēšanas procesa princips ir šāds: lāzers tiek izmantots kā siltuma avots, lāzera stars pēc fokusēšanas tiek apgaismots uz metināšanas stieples virsmu, metināšanas stieple tiek izkausēta, izkusis stieple nokrīt un tiek piepildīta starp metināmās daļas, un starp pildmetālu un sagatavi rodas metalurģiski efekti, piemēram, kušana un difūzija, lai sagatave būtu savienota.Atšķirībā no lāzera stieples pildīšanas metināšanas procesa, lāzerlodēšanas process tikai izkausē stiepli un neizkausē metināmo sagatavi.Lāzerlodēšanai ir laba metināšanas stabilitāte, bet metinājuma šuves stiepes izturība ir zema.Zīm.3 parāda lāzerlodēšanas procesa pielietojumu automašīnu bagāžnieka vāka metināšanā.
Zīm.3. Lāzerlodēšanas pielietojums automašīnās: a) aizmugurējā pārsega lāzermetināšana;(b) Lāzerlodēšanas shematiskā diagramma
Automobiļu virsbūves metināšanas procesā lāzerlodēšanas procesā galvenokārt tiek metinātas virsbūves daļas ar zemām savienojuma izturības prasībām, piemēram, metināšana starp augšējo vāku un korpusa sānu sienu, metināšana starp stumbra augšējo un apakšējo daļu. vāks utt., Volkswagen, Audi un citi augstākās klases augšējā vāka modeļi izmanto lāzerlodēšanas procesu.
Automobiļu virsbūves lāzerlodēšanas metināšanas šuves galvenie defekti ir malu nokošana, porainība, metinājuma deformācija utt. Defektus var acīmredzami novērst, pielāgojot procesa parametrus un izmantojot daudzfokusa lāzerlodēšanas procesu.
Automobiļu virsbūves lāzera loka kompozītu metināšanas tehnoloģija
Lāzerloka kompozītmetināšanas procesa princips ir šāds: izmantojot divus siltuma avotus lāzeru un loku, lai vienlaikus iedarbotos uz metināmās sagataves virsmu, sagatave tiek izkausēta un sacietējusi, veidojot metinājumu.4. attēlā parādīta lāzerloka kompozītu metināšanas procesa shematiskā diagramma.
Zīm.4 Lāzerloka kompozītu metināšanas procesa shematiskā diagramma
Lāzerloka kompozītmetināšanai ir gan lāzermetināšanas, gan loka metināšanas priekšrocības: pirmkārt, dubultu siltuma avotu iedarbībā tiek uzlabots metināšanas ātrums, maza siltuma padeve, neliela metinājuma deformācija un lāzermetināšanas īpašības. tiek uzturēti;Otrkārt, tam ir labāka savienojuma spēja un lielāka tolerance pret montāžas spraugu;Treškārt, izkausētā baseina sacietēšanas ātrums ir lēns, kas palīdz novērst metināšanas defektus, piemēram, poras un plaisas, kā arī uzlabo siltuma ietekmētās zonas struktūru un veiktspēju.Ceturtkārt, loka iedarbības dēļ ar to var metināt materiālus ar augstu atstarošanas spēju un augstu siltumvadītspēju, un pielietojuma materiālu klāsts ir plašāks.
Automobiļu virsbūvju ražošanas procesā lāzerloka kompozītmetināšanas procesā galvenokārt tiek metinātas korpusa alumīnija sakausējuma detaļas un alumīnija un tērauda atšķirīgus metālus, un metināšana tiek veikta detaļām ar lielām montāžas spraugām, piemēram, daļu metināšanai. automašīnas durvis, jo montāžas sprauga ir labvēlīga lāzera loka kompozītmetināšanas tilta veiktspējas spēlei.Turklāt lāzera-MIG loka kompozītu metināšanas tehnoloģija tiek izmantota arī Audi virsbūves sānu augšējā stara stāvoklī.
Automobiļu virsbūves metināšanas procesā lāzerloka kompozītmetināšanai ir lielāka atstarpes tolerance nekā viena lāzera metināšanai, taču lāzera un loka relatīvais novietojums, lāzera metināšanas parametri, loka parametri un citi faktori ir jāņem vērā vispusīgi.Siltuma un masas pārneses uzvedība lāzera loka metināšanā ir sarežģīta, jo īpaši enerģijas regulēšanas mehānisms un IMC biezuma un struktūras regulēšana atšķirīgu materiālu metināšanā joprojām ir neskaidra, un ir nepieciešami turpmāki pētījumi.
Citi automobiļu virsbūves lāzermetināšanas procesi
Lāzera dziļi iespiešanās metināšana, lāzera stiepļu uzpildes metināšana, lāzerlodēšana un lāzerloka kompozītu metināšana un citi metināšanas procesi ir bijusi nobriedušāka teorija un plašāks praktisks pielietojums.Uzlabojoties automobiļu rūpniecības prasībām virsbūves metināšanas efektivitātei un pieaugot pieprasījumam pēc dažādu materiālu metināšanas vieglo automobiļu ražošanā, uzmanība ir pievērsta lāzera punktmetināšanai, lāzermetināšanai, metināšanai ar vairāku lāzeru staru un lāzera metināšanu. uz.
Lāzera punktmetināšanas process
Lāzera punktmetināšana ir progresīva lāzermetināšanas tehnoloģija, kuras priekšrocības ir liels metināšanas ātrums un augsta metināšanas precizitāte.Lāzera punktmetināšanas pamatprincips ir fokusēt lāzera staru uz noteiktu punktu uz metināmo daļu, lai metāls tajā momentā tiktu izkusis, pielāgojot lāzera blīvumu, lai panāktu siltuma vadīšanas metināšanas vai dziļas kausēšanas metināšanas efektu. , kad lāzera stars pārstāj darboties, šķidrais metāls atplūst, sacietē, veidojot savienojumu.
Ir divi galvenie lāzera punktmetināšanas veidi: impulsa lāzera punktmetināšana un nepārtraukta lāzera punktmetināšana.Impulsa lāzera punktmetināšanas lāzera stara maksimālā enerģija ir augsta, bet darbības laiks ir īss, parasti izmanto magnija sakausējumu, alumīnija sakausējumu un citu vieglo metālu metināšanai.Lāzera stara vidējā jauda nepārtrauktā lāzera punktmetināšanā ir augsta, lāzera darbības laiks ir ilgs, un to plaši izmanto tērauda metināšanā.
Attiecībā uz automašīnu virsbūves metināšanu, salīdzinot ar pretestības punktmetināšanu, lāzera punktmetināšanai ir bezkontakta priekšrocības, punktmetināšanas trajektoriju var veidot neatkarīgi utt., Kas var atbilst augstas kvalitātes metināšanas prasībām dažādās klēpju spraugās. automašīnu virsbūves materiāli.
Lāzera šūpošanās metināšanas process
Lāzermetināšana ir jauna lāzera metināšanas tehnoloģija, kas tika ierosināta pēdējos gados un kas ir bijusi plaši izplatīta.Šīs tehnoloģijas princips ir šāds: integrējot galvanometra grupu uz lāzera metināšanas galviņas, lāzera stars ir ātri, sakārtots un nelielā diapazonā, lai panāktu lāzera stara kustības uz priekšu efektu maisīšanas laikā.
Galvenās šūpošanās trajektorijas lāzera šūpošanās metināšanas procesā ietver šķērsvirziena šūpošanos, garenisko šūpošanos, apļveida šūpošanos un bezgalīgu šūpošanos.Lāzera šūpošanās metināšanas procesam ir būtiskas priekšrocības automašīnu virsbūves metināšanā.Lāzera stara šūpoles ietekmē izkausētā baseina plūsmas stāvoklis būtiski mainās.Tāpēc process var ne tikai novērst nesakausēto defektu, panākt graudu rafinēšanu un nomākt porainību viena un tā paša automašīnas virsbūves materiāla metināšanā.Turklāt tas var arī uzlabot tādas problēmas kā dažādu materiālu nepietiekama sajaukšana un sliktas metināto šuvju mehāniskās īpašības, metinot neviendabīgus automašīnas virsbūves materiālus.
Daudzu lāzera staru metināšanas process
Pašlaik optisko šķiedru lāzeru var sadalīt vairākos lāzera staros, izmantojot sadalītāja moduli, kas uzstādīts metināšanas galviņā.Daudzu lāzera staru metināšana ir līdzvērtīga vairāku siltuma avotu izmantošanai metināšanas procesā, pielāgojot stara enerģijas sadalījumu, dažādi stari var sasniegt dažādas funkcijas, piemēram: stars ar lielāku enerģijas blīvumu ir galvenais stars, kas atbild par dziļu staru kūli. iespiešanās metināšana;Zemāks stara enerģijas blīvums var notīrīt un uzsildīt materiāla virsmu, kā arī palielināt lāzera staru enerģijas absorbciju materiālā.
Cinkots augstas stiprības tērauda materiāls tiek plaši izmantots automašīnu virsbūvēs.Daudzu lāzera staru metināšanas tehnoloģija var uzlabot cinka tvaiku iztvaikošanas izturēšanos un izkausētā baseina dinamisko uzvedību cinkotas tērauda plāksnes metināšanas procesā, uzlabot izsmidzināšanas problēmu un uzlabot metinājuma stiepes izturību.
Lāzermetināšanas process
Lāzermetināšanas tehnoloģija ir jauna lāzermetināšanas tehnoloģija, kurai ir augsta metināšanas efektivitāte un kuru var izstrādāt neatkarīgi.Lāzera metināšanas pamatprincips ir tāds, ka tad, kad lāzera stars krīt uz skenējošā spoguļa X un Y spoguļiem, spoguļa leņķi kontrolē ar neatkarīgu programmēšanu, lai panāktu lāzera stara novirzi jebkurā leņķī.
Tradicionālā automašīnas virsbūves lāzermetināšana galvenokārt balstās uz lāzera metināšanas galviņas sinhrono kustību, ko darbina metināšanas robots, lai panāktu metināšanas efektu.Tomēr automobiļa virsbūves metināšanas efektivitāti ļoti ierobežo metināšanas robota atkārtotā turp un atpakaļ kustība lielā metināto šuvju skaita un garā metinājuma šuvju dēļ.Turpretim lāzera metināšanai ir jāpielāgo tikai spoguļa leņķis, lai sasniegtu metināšanu noteiktā diapazonā.Tāpēc lāzera metināšanas tehnoloģija var ievērojami uzlabot metināšanas efektivitāti un tai ir plašas pielietojuma iespējas.
Kopsavilkums un perspektīva
Attīstoties automobiļu rūpniecībai, nākotnes virsbūves metināšanas tehnoloģija turpinās attīstīties divos aspektos: metināšanas procesā un viedajā tehnoloģijā.
Automobiļu virsbūve, īpaši jaunās enerģijas transportlīdzekļu virsbūve, attīstās vieglā svara virzienā.Vieglie sakausējumi, kompozītmateriāli un atšķirīgi materiāli tiks plašāk izmantoti automašīnu virsbūvēs, parastajam lāzermetināšanas procesam ir grūti izpildīt metināšanas prasības, tāpēc kvalitatīvs un efektīvs metināšanas process kļūs par nākotnes attīstības tendenci.
Pēdējos gados jauni lāzera metināšanas procesi, piemēram, lāzera šūpošanās metināšana, vairāku lāzera staru metināšana, lāzera lidojuma metināšana utt., Ir bijuši sākotnējie teorētiskie pētījumi un procesu izpēte attiecībā uz metināšanas kvalitāti un metināšanas efektivitāti.Nākotnē ir nepieciešams cieši apvienot topošo lāzermetināšanas procesu ar vieglo materiālu un atšķirīgu materiālu automobiļu virsbūves metināšanas ainas, veikt padziļinātu izpēti par lāzera staru šūpošanās trajektorijas dizainu, daudzu lāzera staru enerģijas darbības mehānismu. un lidojuma metināšanas efektivitātes uzlabošana, kā arī izpētīt nobriedušu vieglo automašīnu virsbūves metināšanas procesu.
Automobiļu virsbūves lāzermetināšanas tehnoloģija ir dziļi integrēta ar viedo tehnoloģiju.Metināšanas kvalitātē izšķiroša nozīme ir automašīnas virsbūves lāzermetināšanas stāvokļa uztverei reāllaikā un procesa parametru atgriezeniskajai kontrolei.Pašreizējā viedā lāzermetināšanas tehnoloģija galvenokārt tiek izmantota pirmsmetināšanas trajektorijas plānošanai un izsekošanai, kā arī kvalitātes pārbaudei pēc metināšanas.Mājās un ārvalstīs pētījumi par metināšanas defektu noteikšanu un parametru adaptīvo vadību joprojām ir sākotnējā stadijā, un lāzermetināšanas procesa parametru adaptīvās vadības tehnoloģija nav izmantota automašīnu virsbūves ražošanā.
Tāpēc, ņemot vērā lāzera metināšanas tehnoloģijas pielietojuma raksturlielumus automašīnu virsbūves metināšanas procesā, ir jāizveido inteliģenta sensoru sistēma lāzermetināšanai ar moderniem vairāku sensoru kodolu un ātrgaitas un augstas precizitātes metināšanas robota vadības sistēmu. izstrādāta nākotnē, lai nodrošinātu reāllaika un visu viedās lāzermetināšanas tehnoloģijas aspektu precizitāti.Atveriet saiti “Pirms metināšanas trajektorijas plānošana – metināšanas kvalitātes tiešsaistes noteikšanas parametru adaptīvā kontrole pēc metināšanas”, lai nodrošinātu kvalitatīvu un efektīvu apstrādi.
Izlikšanas laiks: 16. oktobris 2023