激光焊接技術(shù)在汽車制造中的應(yīng)用
目前,激光及其復(fù)合焊接技術(shù)已在許多工業(yè)部門得到應(yīng)用,而汽車是其中最重要的部門,最典型的例子是車身覆蓋件剪裁激光拼焊以及頂蓋與側(cè)圍的焊接。用激光將不同厚度、材質(zhì)及性能的幾塊薄板拼焊起來(lái),再?zèng)_壓成形。不但 ..
因而,用一束峰值功率較高的脈沖激光和一束連續(xù)激光,或者兩束脈沖寬度、重復(fù)頻率和峰值功率有較大差異的脈沖激光對(duì)工件進(jìn)行復(fù)合焊接,在焊接過(guò)程中,兩束激光共同照射工件,周期地形成較大深熔小孔,然后適時(shí)停止一束激光的照射,可使等離子體云很小或消失,改善工件對(duì)激光能量的吸收與利用,加大焊接熔深,提高焊接能力,如圖5 所示。
五、激光復(fù)合焊接技術(shù)在汽車車身制造中的應(yīng)用 國(guó)內(nèi)關(guān)于激光- 電弧復(fù)合熱源焊接實(shí)際應(yīng)用的報(bào)道較少,國(guó)外尤其是德國(guó)對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的研究較深入。激光- 電弧復(fù)合焊接廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)。以德國(guó)大眾Phaeton的車門焊接為例:為了在保證強(qiáng)度的同時(shí)又減輕車門的重量,大眾公司采用沖壓、鑄件和擠壓成形的鋁件。車門的焊縫總長(zhǎng)4980mm,現(xiàn)工藝是7 條MIG 焊縫( 總長(zhǎng)380mm) ,11 條激光焊縫( 總長(zhǎng)1030mm) ,48條激光- MIG 復(fù)合焊縫( 總長(zhǎng)3570mm) 。 激光復(fù)合焊同樣用于新型奧迪A8 汽車的生產(chǎn)。在A8 側(cè)頂梁上有各種規(guī)格和形式的接頭,就是采用激光-MIG 復(fù)合焊工藝,焊縫共計(jì)4.5m 長(zhǎng)。激光復(fù)合焊另一特點(diǎn)就是具有很寬的焊速調(diào)整范圍。例如,復(fù)合焊在焊接Phaeton 車門對(duì)接接頭時(shí),焊接速度1.2 ~4.8m/ min 都是可行的。通常焊絲送絲速度為4 ~9m/ min,激光功率為2 ~4kW。最優(yōu)化的焊速是4.2m/ min,送絲速度6.5m/ min,激光功率2.9kW。 MIG- 激光復(fù)合焊接最大焊接速度可達(dá)9m/ min。近年來(lái),隨著車輛運(yùn)輸設(shè)備向輕量化發(fā)展,汽車車身結(jié)構(gòu)由空間框架向鋁復(fù)合車體開始發(fā)展。隨著大斷面鋁型材的生產(chǎn)和焊接技術(shù)的不斷進(jìn)步,鋁合金在汽車中的應(yīng)用也不斷增加。目前,汽車鋁車身主要采用激光焊接工藝,由于光束直徑很細(xì),要求坡口裝配間隙小于0.5mm,跟蹤精度很高,一開始尚未形成熔池時(shí)熱效率很低。另外,還存在著設(shè)備成本高、工件準(zhǔn)備工序要求嚴(yán)格等問(wèn)題,這些問(wèn)題可以通過(guò)激光- 電弧復(fù)合焊接解決。由于電弧焊的復(fù)合,熔池寬度增加,使得裝配要求降低,焊縫跟蹤容易。由于電弧可以解決初始熔化問(wèn)題,使鋁合金對(duì)激光的反射減少,提高了激光的吸收率,從而可以大大降低激光器的輸出功率,減少使用激光器的功率。同時(shí)電弧焊的氣流也可以解決激光焊金屬蒸氣的屏蔽問(wèn)題,從而避免表面凹陷形成的咬肉,而激光焊的深熔和快速、高效、低熱輸入特點(diǎn)仍保持。 德國(guó)大眾汽車工程公司的T . GRAF 等人自主開發(fā)了用于汽車車身制造的激光- MIG 復(fù)合焊接機(jī)頭。該機(jī)頭安裝在弧焊機(jī)器人手臂上,幾何尺寸小,適合任何空間位置焊接,在各方向上的調(diào)節(jié)精度達(dá)到0.1mm。 激光復(fù)合焊接技術(shù)由激光與其他熱源的相互作用,焊接速度提高了,焊接周期縮短了,而且達(dá)到同樣焊接目的所需的激光功率降低,這些都能使焊接成本大大降低。另外,這種方法能夠改善像鋁合金、異種材料等的焊接性。因此,激光復(fù)合焊接技術(shù)無(wú)論從工藝角度,還是從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看都具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。 六、結(jié)語(yǔ) 激光復(fù)合焊將兩種焊接方法結(jié)合起來(lái),它采用了兩者各自的優(yōu)點(diǎn),獲得了最佳的焊接效果,更高的焊接速度與良好的焊縫搭橋能力。它是目前最先進(jìn)的焊接方法之一,實(shí)現(xiàn)了高焊接速度與良好焊接質(zhì)量的完美結(jié)合。激光復(fù)合焊技術(shù)是汽車工業(yè)中一種全新的焊接技術(shù),尤其是對(duì)于激光束焊無(wú)法實(shí)現(xiàn)或在經(jīng)濟(jì)上不可行的裝配間隙要求。它具有寬廣的應(yīng)用范圍和高效的特性,同時(shí)減少投資成本、縮短生產(chǎn)時(shí)間、節(jié)約生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)率,具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 |
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