Лазерная сварка — это вид сварки плавлением, использующий лазерный луч в качестве источника энергии, воздействующий на соединение заготовок. Это бесконтактный процесс сварки, не требующий давления во время работы, но необходим инертный газ для предотвращения окисления расплавленной ванны; иногда используются присадочные металлы. Лазерная сварка позволяет точно контролировать энергию, что дает возможность сваривать прецизионные микроустройства, и может применяться ко многим металлам, особенно для решения задач сварки некоторых трудносвариваемых металлов и разнородных металлов.
Лазерная пайка — это вид лазерной сварки. Принцип лазерной пайки следующий: используя лазерный луч в качестве источника тепла, сфокусированный луч облучает поверхность присадочной проволоки. Под непрерывным нагревом энергией луча проволока плавится, образуя высокотемпературный жидкий металл, который вплетается в соединение заготовок, образуя прочное металлургическое соединение при соответствующих внешних условиях. Важно отметить, что соединение между заготовками достигается за счет расплавления присадочного металла, и сам основной материал не должен подвергаться сильной эрозии или повреждению лазером.
Преимущества: высокая плотность энергии, малая деформация, очень узкая зона термического воздействия, высокое соотношение глубины и ширины сварного шва, высокая скорость сварки и простота автоматизации. Недостатки: из-за малого фокусного диаметра способность к перекрытию сварного шва очень низкая; кроме того, эффективность преобразования энергии лазера низкая.
Система лазерной пайки в основном состоит из лазерного генератора и системы охлаждения, лазерной паяльной головки, механизма подачи проволоки, робота, инструментальных приспособлений, системы пылеудаления и системы управления.
Лазерный генератор и система охлаждения: лазерный генератор — это устройство, которое производит лазерный свет и обеспечивает энергию сварки в системе лазерной пайки.
Лазерная паяльная головка: в основном состоит из модуля коллимации, модуля управления, модуля фокусировки, модуля слежения за сварным швом и модуля воздушной завесы.
Система подачи проволоки: Система подачи проволоки отвечает за стабильную подачу сварочной проволоки во время сварки. Для обеспечения хорошей коллимации проволоки и стабильной скорости подачи используется механизм подачи проволоки типа «тяни-толкай». При необходимости предварительного нагрева добавляется источник питания горячей проволоки.
Робот: Система перемещения, которая движется вдоль траектории сварки, а также перемещает лазерную припойную головку и вспомогательные устройства, водяные и газовые контуры и т. д. Робот отвечает за выполнение процесса сварки и связь с системой автоматизации, запрашивая параметры процесса сварки у системы.
Система управления: Автономный технологический шкаф управляет синхронизацией действий робота, лазера, припойной головки, устройства подачи проволоки и системы предварительного нагрева через промышленную шину для выполнения сварочных работ. Основной ПЛК производственной линии обменивается сигналами с роботом через промышленную шину.
Применение лазерной сварки в автомобильной промышленности
Лазерная сварка — это вид сварки плавлением, использующий лазерный луч в качестве источника энергии для воздействия на соединение заготовки. Лазерная сварка — это бесконтактный процесс сварки, не требующий давления, но необходимый инертный газ для предотвращения окисления расплавленной ванны, а также иногда используются присадочные металлы. Лазерная сварка позволяет точно контролировать энергию, что дает возможность сваривать прецизионные микроустройства, и может применяться для многих металлов, особенно для решения задач сварки трудносвариваемых и разнородных металлов.
Основные области применения в автомобильной промышленности включают лазерную сварку пластин разной толщины, лазерную сборочную сварку кузовных узлов и подузлов, а также лазерную сварку автомобильных деталей. В области силовых батарей лазерная сварка является оптимальным процессом для таких операций, как сварка герметизации взрывозащищенных клапанов, сварка контактных площадок электродов, сварка гибких соединений, точечная сварка защитных шлемов, сварка герметизации корпуса батареи, а также сварка модулей и блоков.
Сварка кузова автомобиля
Лазерная сварка в автомобильной промышленности широко используется для сборки и соединения штампованных деталей в кузове автомобиля. Основные области применения включают лазерную сварку крыши, крышки багажника и рамы; Еще одним важным применением является лазерная сварка конструктивных элементов (включая двери, боковые рамы и стойки). Лазерная сварка используется для повышения прочности кузова и решения проблемы трудностей сварки некоторых участков с помощью традиционной контактной точечной сварки. Лазерная автосварка предполагает сплавление двух или более деталей в единое целое без использования сварочной проволоки или других вспомогательных материалов. В автомобильном кузовостроении лазерная автосварка в основном делится на две части: сборочная сварка кузова и сварка соединений. Сборочная сварка кузова: сборочная сварка кузова в основном включает сварку крыши и боковых стоек, задней панели, рамы кузова и дверей. С ростом спроса на модернизацию продукции лазерная сварка все шире используется в автомобильной промышленности. Сборочная сварка принята большинством производителей; в настоящее время только Volvo продолжает использовать лазерную автосварку. Что касается боковых панелей, Ford использует лазерную автосварку в одном внедорожнике и одном седане, а также во многих моделях Volkswagen.
Неравномерно сваренные лазером стальные листы
Использование неравномерно сваренных лазером стальных листов в производстве кузовов позволяет снизить вес кузова, уменьшить количество деталей, повысить безопасность и надежность, а также снизить производственные затраты. Эти листы свариваются из сталей различной прочности, толщины и покрытия. Лазерная сварка широко используется благодаря высокой скорости, высокой точности и малым размерам сварных швов. В настоящее время большинство автомобильных стальных листов изготавливается с использованием лазерной сварки. По сравнению с чистыми стальными листами, используемыми в кузовах старых автомобилей, сварные стальные листы обладают тремя преимуществами: меньший вес (процесс сварки позволяет использовать более тонкий листовой металл, снижая общий вес); более высокая общая прочность (прочность сварного соединения из листового металла даже превышает прочность основного материала, повышая безопасность автомобиля); и относительно более низкая стоимость (прочность и точность сварки выше, чем у традиционных материалов, что позволяет уменьшить количество деталей при сохранении характеристик). Использование лазерно сваренных стальных листов в производстве кузовов автомобилей позволяет сократить количество деталей, пресс-форм и сварочного оборудования, снизить вес и стоимость кузова, а также повысить конкурентоспособность продукции на рынке. Основное применение сварных стальных листов в автомобильных кузовах — это кузовные панели, а также некоторые конструкционные элементы.
Сварные швы в автомобильных сварных стальных листах в основном делятся на три типа: одиночные прямые швы; множественные прямые швы; и непрямые швы. Одиночные прямые швы являются наиболее распространенными и имеют относительно простой процесс изготовления. Непрямые швы являются наиболее сложными, как правило, проектируются в соответствии с формой штампованной детали для повышения прочности и характеристик штамповки изделия. Поскольку автомобильные сварные стальные листы подвергаются последующей штамповке и формовке, требования к качеству формовки и контролю дефектов особенно строгие. Эти требования в основном включают внешний вид (шрамы, трещины, включения, отверстия и царапины и т. д.), форму сварного шва (ширина сварного шва, выступание сварного валика, эффективная глубина сварного шва, разрывы с обратной стороны и смещение сварного шва и т. д.) и механические свойства (испытания на растяжение, выгибание, твердость и изгиб сварного шва). Например, требуется, чтобы при испытании на растяжение сварной шов разрушался в не свариваемых областях, а трещина при испытании на вытяжку не находилась в сварном шве или чтобы значение вытяжки превышало заданное значение.
Сварка компонентов шестерен и трансмиссий
Кроме того, на этом оборудовании можно сваривать различные детали коробки передач, особенно корпуса дифференциалов и приводные валы в коробках передач легковых автомобилей, которые часто изготавливаются по отдельности, а затем соединяются и свариваются.
Преимущества лазерной сварки для автомобильных кузовов
- Бесконтактная обработка: Самое важное преимущество лазерной сварки в автомобилестроении заключается в ее передовом бесконтактном методе обработки. Традиционные методы обработки, такие как винтовое крепление и клеевое соединение, не могут удовлетворить требованиям точности и прочности современного автомобилестроения. Кроме того, применение новых материалов несколько ухудшило традиционные методы обработки. Лазерная сварка является бесконтактной, что позволяет выполнять точную сварку без контакта с изделием в процессе. Это представляет собой прорыв в технологии с точки зрения прочности соединения, бесшовности, точности и чистоты. 2. Лазерная сварка повышает облегчение конструкции автомобиля. Использование лазерной сварки позволяет заменить литые детали штампованными в автомобилестроении, а также заменить разрозненные точечные сварные швы сплошными лазерными сварными швами. Это уменьшает ширину нахлеста и потребность в некоторых усиливающих элементах, снижая объем самой конструкции кузова и, следовательно, уменьшая вес автомобиля, что соответствует требованиям энергосбережения и сокращения выбросов.
- Повышает точность и жесткость сборки кузова. Кузов и шасси автомобиля содержат сотни или даже тысячи деталей. Способ соединения этих деталей напрямую влияет на жесткость всего кузова автомобиля. Лазерная сварка позволяет соединять практически все металлические материалы различной толщины, марок, типов и уровней, значительно повышая точность сварки и точность сборки кузова. Жесткость кузова увеличивается более чем на 30%, что повышает безопасность автомобиля. 4. Лазерная гибридная сварка повышает стабильность процесса: по сравнению с чистой лазерной сваркой, лазерная гибридная сварка значительно улучшает возможности соединения зазоров листового металла, позволяя компаниям в полной мере использовать стабильность процесса дуговой сварки при высокоскоростной лазерной сварке.
Лазерная сварка в настоящее время является трендом в производстве автомобильных кузовов. Она не только снижает вес кузова и повышает точность сборки, но и значительно увеличивает его прочность, обеспечивая большую безопасность и комфорт для пользователей. Аппараты для лазерной сварки автомобильных деталей используют интеллектуальное роботизированное управление, фокусируя параллельный свет на заготовку через коллиматорную линзу для сварки. Оснащенные простым универсальным инструментом, они обеспечивают гибкую бесконтактную сварку труднодоступных участков, к которым сложно получить доступ с помощью больших пресс-форм, предлагая большую гибкость в работе.