Autokere tootmistehnoloogia, mis kannab auto teisi osi, määrab otseselt auto üldise tootmiskvaliteedi. Keevitamine on autokere tootmise protsessis oluline tootmisprotsess. Praegu autokere keevitamiseks kasutatavate keevitustehnoloogiate hulka kuuluvad peamiselt takistuspunktkeevitus, sulatatud inertgaasis keevitamine (MIG-keevitus) ja sulatatud aktiivgaasis kaarkeevitus (MAG-keevitus), samuti laserkeevitus.
Laserkeevitustehnoloogial kui täiustatud optilis-mehaanilise integratsiooniga keevitustehnoloogial on traditsioonilise autokere keevitustehnoloogiaga võrreldes eelised kõrge energiatihedus, kiire keevituskiirus, madal keevituspinge ja deformatsioon ning hea paindlikkus.
Autokere konstruktsioon on keeruline ning kereosad on peamiselt õhukeseinalised ja kõverad komponendid. Autokere keevitamisel esineb keevitusraskusi, nagu kerematerjalide erinevused, kereosade erinev paksus, mitmekesised keevitustrajektoorid ja vuukide vormid. Lisaks on autokere keevitamisel kõrged nõuded keevituse kvaliteedile ja keevituse efektiivsusele.
Sobivate keevitusprotsessi parameetrite abil saab laserkeevitusega tagada oluliste autokereosade kõrge väsimustugevuse ja löögikindluse keevitamisel, tagades seeläbi kere keevitamise kvaliteedi ja kasutusea. Laserkeevitustehnoloogia võimaldab keevitada erineva vuugivormi, paksuse ja materjalitüübiga autokereosi, rahuldades autokere tootmise paindlikkuse nõudlust. Seetõttu on laserkeevitustehnoloogia oluline tehniline vahend autotööstuse kvaliteetse arengu saavutamiseks.
Autokere laserkeevitusprotsess
Laser-sügavkeevitusprotsessi põhimõte: kui laseri võimsustihedus saavutab teatud taseme, aurustub materjali pind, moodustades võtmeaugu. Kui augu sees olev metalli aururõhk saavutab dünaamilise tasakaalu ümbritseva vedeliku staatilise rõhu ja pindpinevusega, saab laser kiirata läbi võtmeaugu augu põhja ja laserkiire liikumisega moodustub pidev keevisõmblus. Laser-sügavkeevitusprotsessis ei ole vaja lisada abivoogu ega täiteainet, et töödeldava detaili enda materjali üheks keevitada.
Laser-sügavkeevitusega saadud keevisõmblus on üldiselt sile ja sirge, väikese deformatsiooniga, mis aitab parandada autokere valmistamise täpsust. Keevituse tõmbetugevus on kõrge, mis tagab autokere keevituskvaliteedi. Keevituskiirus on suur, mis aitab parandada keevituse tootmise efektiivsust.
Autokere keevitusprotsessis võib lasersügavkeevitusprotsessi kasutamine oluliselt vähendada osade, vormide ja keevitustööriistade arvu, vähendades seeläbi kere omakaalu ja tootmiskulusid. Lasersügavkeevitusprotsess on aga keevitatavate osade montaaživahe suhtes vähem tolerantne ja montaaživahe tuleb hoida vahemikus 0,05–2 mm. Kui montaaživahe on liiga suur, tekivad keevitusdefektid, näiteks poorsus.
Praegused uuringud näitavad, et sama materjali autokere keevitamisel on lasersügavkeevituse protsessiparameetrite optimeerimise abil võimalik saada hea pinnakujunduse, vähemate sisemiste defektide ja suurepäraste mehaaniliste omadustega keevisõmblus. Keevisõmbluse suurepärased mehaanilised omadused vastavad autokere keevitatud komponentide kasutusnõuetele. Autokere keevitamisel ei ole heterogeense metalli lasersügavkeevitusprotsessi esindajana alumiiniumisulamist teras siiski veel välja arenenud. Kuigi üleminekukihi lisamine võib saavutada suurepärase keevisõmbluse jõudluse, ei ole erinevate üleminekukihi materjalide mõju IMC-kihile ja selle mõju keevisõmbluse mehhanismi mikrostruktuurile selge ja vajab põhjalikumat uurimist.
Autokere lasertraadiga täitmise keevitusprotsess
Laserkeevitusprotsess põhineb järgmisel põhimõttel: keevisliide moodustatakse keevisõmbluse eeltäitmise teel kindla traadiga või traadi samaaegse söötmise teel laserkeevitusprotsessi ajal. See on samaväärne ligikaudu homogeense traadimaterjali koguse söötmisega keevisvanni lasersügavkeevituse ajal. Allolev diagramm näitab laserkeevitusprotsessi.
Võrreldes lasersügavkeevitusega on lasertäidiskeevitusel autokere keevitamisel kaks eelist: esiteks saab märkimisväärselt parandada keevitatavate autokereosade vahelise montaažipilu tolerantsi ja lahendada lasersügavkeevituse puhul suure kaldlõikepilu nõude probleemi; teiseks saab erineva koostisega traatide abil parandada koe jaotumist keevituspiirkonnas ja seejärel reguleerida keevituse toimivust.
Autokere tootmisel kasutatakse laserkeevitust peamiselt alumiiniumisulamist ja terasest kereosade keevitamiseks. Eriti alumiiniumisulamist autokereosade keevitamisel on sulavanni pindpinevus väike, mis võib kergesti viia sulavanni kokkuvarisemiseni, samas kui laserkeevitusprotsess lahendab sulavanni kokkuvarisemise probleemi paremini traadi sulamise tõttu laserkeevitusprotsessis.
Autokere laserjootmise protsess
Laserjootmise protsess põhineb järgmisel põhimõttel: laserit soojusallikana kasutades fokuseeritakse ja kiiratakse laserkiir traadi pinnale, traat sulab, sulanud traat tilgub alla ja täidab keevitatava detaili ning jootematerjali ja töödeldava detaili vahel tekivad metallurgilised efektid, nagu sulamine ja difusioon, mis ühendab töödeldava detaili. Erinevalt lasertäidiskeevitusprotsessist sulatab laserjootmise protsess ainult traati, mitte keevitatavat detaili. Laserjootmisel on hea keevitusstabiilsus, kuid saadud keevisõmbluse tõmbetugevus on madal. Joonis 3 näitab laserjootmise protsessi rakendamist autode pakiruumi katte keevitamisel.
Autokere keevitamisel kasutatakse laserjootmisprotsessi peamiselt kereosade keevitamiseks, mis ei vaja suurt vuugitugevust, näiteks ülemise katte ja külgmiste ääriste keevitamiseks, pakiruumi katte ülemise ja alumise osa keevitamiseks jne. VW, Audi ja teiste keskmise ja kallimate mudelite ülemiste kaante puhul kasutatakse laserjootmisprotsessi.
Autokere laserjoodetud vuukide peamised defektid on servade närimine, poorsus, keevisõmbluse deformatsioon jne ning defekte saab oluliselt vähendada protsessi parameetrite reguleerimise ja mitmefookusliku laserjootmise protsessi abil.
Autokere laserkaarkomposiitkeevitusprotsess
Laserkaarkeevitusprotsessi põhimõte on järgmine: keevitatava tooriku pinnale mõjuvad samaaegselt kaks soojusallikat, laser ja kaar, ning toorik sulatatakse ja tahkestatakse, moodustades keevisõmbluse. Allolev diagramm näitab laserkaarkeevitusprotsessi.
Laserkaarkeevitus ühendab endas laserkeevituse ja kaarkeevituse eelised: esiteks saab kahe soojusallika mõjul suurendada keevituskiirust, vähendada soojuse sisendit ja keevisõmbluse deformatsiooni, säilitades laserkeevituse omadused; teiseks on parem sildamisvõime ja suurem montaažipilude tolerants; kolmandaks aeglustub sulavanni tahkumiskiirus, mis soodustab pooride, pragude ja muude keevitusdefektide kõrvaldamist ning parandab kuumusega mõjutatud tsooni organiseeritust ja toimivust. Neljandaks on kaare tõttu võimalik keevitada suure peegeldusvõime ja soojusjuhtivusega materjale, mida saab kasutada laiemas valikus materjalides.
Autokere tootmisprotsessis keevitatakse laserkaar-komposiitkeevitusprotsessis peamiselt kere alumiiniumisulamist komponente ja alumiiniumisulamist terast erinevate metallide vahel, et teha suuremate osade, näiteks auto ukse osade, kokkupanekuvahed, kuna kokkupanekuvahed soodustavad laserkaar-komposiitkeevituse sillavõimet. Lisaks rakendatakse laser-MIG-kaar-komposiitkeevitustehnoloogiat ka Audi kere külgmiste laetalade asendis.
Autokere keevitusprotsessis on laserkaar-komposiitkeevituse eeliseks suurem pilu tolerants võrreldes ühe laserkeevitusega, kuid laserkaar-komposiitkeevitus nõuab laseri ja kaare suhtelise asukoha, laserkeevitusparameetrite, kaare parameetrite ja muude tegurite põhjalikku arvestamist. Laserkaarkeevitusprotsessi soojus- ja massiülekande käitumine on keeruline, eriti heterogeensete materjalide keevitamise energia reguleerimine ning IMC paksuse ja koe regulatsiooni mehhanism on endiselt ebaselge ja vajab edasist uurimistööd.
Muud autokere laserkeevitusprotsessid
Laser-sügavkeevitamisel, lasertäidiskeevitamisel, laserjootmisel ja laserkaarkomposiitkeevitamisel ning muudel keevitusprotsessidel on küpsem teooria ja lai valik praktilisi rakendusi. Kuna autotööstuse nõuded kere keevitamise efektiivsusele suurenevad ja nõudlus erinevate materjalide keevitamise järele kergete materjalide tootmises suureneb, on tähelepanu pälvinud laserpunktkeevitus, laserostsillatsioonkeevitus, mitme laserkiirega keevitamine ja laserlendkeevitus.
Laserpunktkeevitusprotsess
Laserpunktkeevitus on täiustatud laserkeevitustehnoloogia, millel on silmapaistvad eelised kiire keevituskiiruse ja kõrge keevitustapsuse näol. Laserpunktkeevituse põhiprintsiip on laserkiire fokuseerimine keevitatava detaili punktile, nii et metall selles punktis koheselt sulab, ning laserkiire tiheduse reguleerimisega soojusjuhtivusega keevituse või sügavsulatuskeevituse efekti saavutamiseks. Kui laserkiir lakkab töötamast, vedel metall keeb tagasi, tahkestub ja moodustab vuugi.
Laserpunktkeevitust on kahte peamist tüüpi: impulsslaserpunktkeevitus ja pidevlaserpunktkeevitus. Impulsslaserpunktkeevituse laserkiirel on kõrge tippenergia, kuid toimeaeg on lühike ja seda kasutatakse üldiselt kergmetallide, näiteks magneesiumisulamite ja alumiiniumisulamite keevitamiseks. Pideval laserpunktkeevituses on laserkiirel kõrge keskmine võimsus ja pikk laseri toimeaeg ning seda kasutatakse enamasti terase keevitamiseks.
Autokere keevitamisel on laserkeevitamisel võrreldes takistuskeevitusega eelised kontaktivaba ja isekujundatud punktkeevituse trajektoori näol, mis suudab rahuldada kvaliteetse keevituse nõudluse autokere materjalide erinevate kattuvusvahede all.
Laseroskillatsiooniga keevitusprotsess
Laserostsillatsioonkeevitus on viimastel aastatel välja pakutud uus laserkeevitustehnoloogia, mis on pälvinud laialdast tähelepanu. Selle tehnoloogia põhimõte on saavutada laserkiire kiire, korrapärane ja väike võnkumine, integreerides laserkeevituspeasse võnkuva peegli, saavutades seeläbi laserkiire edasiliikumise ajal segamise efekti.
Laserostsillatsiooniga keevitusprotsessi peamised võnkumisjooned on põikivõnkumine, pikivõnkumine, ringvõnkumine ja lõpmatu võnkumine. Laserostsillatsiooniga keevitusprotsessil on autokere keevitamisel märkimisväärsed eelised, kuna laserkiire võnkumine muudab sulavanni voolavusseisundit oluliselt, mistõttu saab protsessi abil kõrvaldada sulamata defektid, saavutada terade peenemat vormimist ja vähendada poorsust sama autokerematerjali keevitamisel ning parandada erinevate materjalide ebapiisava segamise ja keevisõmbluse halbade mehaaniliste omaduste probleeme erinevate autokerematerjalide keevitamisel.
Mitme laserkiirega keevitusprotsess
Praegu saab kiudlasereid kasutada ühe laserkiire jagamiseks mitmeks laserkiireks, kasutades keevituspeasse paigaldatud kiirejagamismoodulit. Mitme laserkiirega keevitamine on samaväärne mitme soojusallika kasutamisega keevitusprotsessis. Kiire energiajaotuse reguleerimise abil saavad erinevad kiired saavutada erinevaid funktsioone, näiteks: suurema energiatihedusega kiir on peakiir, mis vastutab sügavsulamise keevitamise eest; madalama energiatihedusega kõrvalkiir saab materjali pinda puhastada ja eelsoojendada ning suurendada laserkiire energia neeldumist materjali poolt.
Mitme laserkiirega keevitusprotsess võib parandada tsingiauru aurustumiskäitumist ja sulavanni dünaamilist käitumist tsingitud teraspleki keevitamisel, leevendada pritsimisprobleemi ja suurendada keevisõmbluse tõmbetugevust.
Laserlennu keevitusprotsess
Laserkeevitustehnoloogia on uus laserkeevitustehnoloogia, millel on kõrge keevituse efektiivsus ja keevitustrajektoori autonoomne disain. Laserkeevituspõhimõte on see, et kui laserkiir langeb skaneeriva peegli X- ja Y-peeglitele, siis peegli nurka juhitakse autonoomse programmeerimise abil, et saavutada laserkiire suunamine mis tahes nurga all.
Traditsiooniliselt tugineb autokere laserkeevitus peamiselt keevitusroboti tööle, mis juhib laserkeevituspead sünkroonseks liikumiseks, et saavutada keevitusefekt. Keevitusroboti korduv edasi-tagasi liikumine piirab aga oluliselt autokere keevitamise efektiivsust suure keevisõmbluste arvu ja pikkade õmbluste tõttu. Seevastu laserlennukkeevitust saab teatud vahemikus saavutada lihtsalt reflektori nurga reguleerimisega. Seega saab laserlennukkeevitustehnoloogia keevitamise efektiivsust oluliselt parandada ja sellel on lai rakendusvõimalus.
Kokkuvõte
Autotööstuse arenguga areneb kere keevitustehnoloogia tulevik edasi nii keevitusprotsessi kui ka intelligentse tehnoloogia osas.
Autokere, eriti uute energiatarvetega sõidukite kere, areneb kergekaalu suunas. Kergekaalulisi sulameid, komposiitmaterjale ja heterogeenseid materjale kasutatakse autokeredes üha laialdasemalt, tavapärase laserkeevitusprotsessi keevitusnõuete täitmine on keeruline, seega saab kvaliteetsest ja tõhusast keevitusprotsessist tulevane arengusuund.
Viimastel aastatel on teoreetiliselt uuritud ja uuritud uusi laserkeevitusprotsesse, näiteks laserkiirkeevitust, mitme laserkiirega keevitust ja laserlendkeevitust, keevituse kvaliteedi ja keevituse efektiivsuse osas. Tulevikus tuleb uute laserkeevitusprotsesside ja autokere kergmaterjalide, heterogeensete materjalide keevituse ning muude stsenaariumide tihedas kombineerimises läbi viia põhjalik uuring, et uurida küpset kergautokere keevitusprotsessi, sealhulgas laserkiire pöördetrajektoori disaini, mitme laserkiire energia toimemehhanismi ja laserlendkeevituse efektiivsuse parandamise aspekte.
Autokere laserkeevituse tehnoloogiat integreeritakse sügavalt intelligentse tehnoloogiaga, autokere laserkeevituse oleku reaalajas tuvastamine ja protsessiparameetrite tagasiside juhtimine mängivad keevituse kvaliteedis otsustavat rolli. Praegust intelligentset laserkeevituse tehnoloogiat kasutatakse enamasti keevituseelse trajektoori planeerimiseks ja jälgimiseks ning keevitusjärgseks kvaliteedikontrolliks. Keevitusdefektide tuvastamise ja parameetrite adaptiivse reguleerimise alased uuringud on alles lapsekingades ning laserkeevitusprotsessi parameetrite adaptiivse juhtimise tehnoloogiat pole autokere tootmises veel rakendatud.
Seetõttu tuleks laserkeevitustehnoloogia rakendamiseks autokere keevitusprotsessi omadustes tulevikus välja töötada täiustatud mitme anduriga südamikuga laserkeevituse intelligentne andurisüsteem ja kiire ja täppiskeevitusroboti juhtimissüsteem, et tagada laserkeevituse intelligentse tehnoloogia reaalajas toimimine ja iga lüli täpsus läbi "keevituseelse trajektoori planeerimise - keevitusparameetrite adaptiivse juhtimise ja keevitusjärgse kvaliteedi veebikontrolli" lingi, et tagada kõrge kvaliteet ja tõhus töötlemine.
Maven laserautomaatikaettevõte on keskendunud laseritööstusele 14 aastat. Oleme spetsialiseerunud laserkeevitusele. Meil on robotkäega laserkeevitusmasin, lauaautomaatne laserkeevitusmasin, käeshoitav laserkeevitusmasin. Lisaks on meil ka laserkeevitusmasin, laserlõikusmasin ja lasermärgistusgraveerimismasin. Meil on palju laserkeevituslahendusi. Huvi korral võite alati meiega ühendust võtta.
Postituse aeg: 09. dets. 2022
