Com a suport d'altres peces del cotxe, la tecnologia de fabricació de la carrosseria determina directament la qualitat general de fabricació del cotxe. En el procés de fabricació de carrosseries, la soldadura és un procés de producció important. Les tecnologies de soldadura que s'utilitzen actualment per a la soldadura de carrosseries inclouen principalment la soldadura per punts de resistència, la soldadura amb gas inert fos protegit (soldadura MIG) i la soldadura per arc amb gas actiu fos protegit (soldadura MAG), així com la soldadura làser.
Com a tecnologia de soldadura avançada amb integració òptica-mecànica, la tecnologia de soldadura làser té els avantatges d'una alta densitat d'energia, una velocitat de soldadura ràpida, una baixa tensió i deformació de soldadura i una bona flexibilitat en comparació amb la tecnologia tradicional de soldadura de carrosseries.
L'estructura de la carrosseria d'un cotxe és complexa i les parts de la carrosseria són principalment components de paret prima i corba. La soldadura de carrosseries s'enfronta a dificultats de soldadura com ara variacions en els materials de la carrosseria, gruixos variables de les parts de la carrosseria, trajectòries de soldadura diverses i formes de les unions. A més, la soldadura de carrosseries d'automòbils té uns requisits elevats pel que fa a la qualitat i l'eficiència de la soldadura.
Basant-se en paràmetres de procés de soldadura adequats, la soldadura làser pot garantir una alta resistència a la fatiga i a l'impacte de les peces clau de la carrosseria durant la soldadura, garantint així la qualitat i la vida útil de la soldadura de la carrosseria. La tecnologia de soldadura làser s'adapta a la soldadura de peces de carrosseria amb diferents formes d'unió, diferents gruixos i diferents tipus de materials, satisfent la demanda de flexibilitat en la fabricació de carrosseries. Per tant, la tecnologia de soldadura làser és un mitjà tècnic important per aconseguir un desenvolupament d'alta qualitat de la indústria de l'automoció.
Procés de soldadura làser per a carrosseries d'automòbils
Principi del procés de soldadura per fusió profunda amb làser: quan la densitat de potència del làser arriba a un cert nivell, la superfície del material s'evapora, formant així un forat de pany. Quan la pressió de vapor metàl·lic dins del forat arriba a un equilibri dinàmic amb la pressió estàtica i la tensió superficial del líquid circumdant, el làser pot irradiar a través del forat de pany fins al fons del forat i, amb el moviment del feix làser, es forma una soldadura contínua. En el procés de soldadura per fusió profunda amb làser, no cal afegir flux auxiliar ni farciment per soldar el propi material de la peça en un sol únic.
La soldadura obtinguda mitjançant la soldadura per fusió profunda amb làser és generalment llisa i recta amb una petita deformació, cosa que contribueix a millorar la precisió de fabricació de la carrosseria. La resistència a la tracció de la soldadura és alta, cosa que garanteix la qualitat de la soldadura de la carrosseria. La velocitat de soldadura és ràpida, cosa que contribueix a millorar l'eficiència de la producció de soldadura.
En el procés de soldadura de carrosseries d'automòbils, l'ús del procés de soldadura per fusió profunda amb làser pot reduir significativament el nombre de peces, motlles i eines de soldadura, reduint així el pes mort de la carrosseria i els costos de producció. Tanmateix, el procés de soldadura per fusió profunda amb làser és menys tolerant amb el joc de muntatge de les peces que s'han de soldar, i el joc de muntatge s'ha de controlar entre 0,05 i 2 mm. Si el joc de muntatge és massa gran, es produiran defectes de soldadura com ara la porositat.
La recerca actual mostra que en la soldadura de carrosseries d'automòbils del mateix material, optimitzant els paràmetres del procés de soldadura per fusió profunda amb làser, és possible obtenir una soldadura amb bona formació superficial, menys defectes interns i excel·lents propietats mecàniques. Les excel·lents propietats mecàniques de la soldadura poden satisfer els requisits d'ús dels components soldats de la carrosseria. Tanmateix, en la soldadura de carrosseries, l'aliatge d'alumini-acer com a representant del procés de soldadura per fusió profunda amb làser de metalls heterogenis no està madur, tot i que afegint una capa de transició es pot obtenir un excel·lent rendiment de la soldadura, però el mecanisme d'influència dels diferents materials de la capa de transició sobre la capa IMC i el seu efecte sobre la microestructura del mecanisme de soldadura no està clar, i cal un estudi més profund.
Procés de soldadura per omplir filferro làser per a carrosseria automàtica
El procés de soldadura amb farciment làser es basa en el principi següent: es forma una unió soldada preomplint la soldadura amb un filferro específic o alimentant el filferro simultàniament durant el procés de soldadura làser. Això equival a alimentar una quantitat aproximadament homogènia de material de filferro al bany de soldadura durant la soldadura per fusió profunda làser. El diagrama següent mostra el procés de soldadura amb farciment làser.
En comparació amb la soldadura per fusió profunda amb làser, la soldadura per farciment amb làser té dos avantatges en la soldadura de carrosseries: en primer lloc, pot millorar significativament la tolerància del buit de muntatge entre les peces de la carrosseria que s'han de soldar i resoldre el problema del requisit d'un buit de bisell elevat per a la soldadura per fusió profunda amb làser; en segon lloc, pot millorar la distribució del teixit a la zona de soldadura mitjançant l'ús de cables amb diferent contingut de composició i, a continuació, regular el rendiment de la soldadura.
En el procés de fabricació de carrosseries d'automòbils, el procés de soldadura amb farciment làser s'utilitza principalment per soldar peces d'aliatge d'alumini i acer de la carrosseria. Especialment en el procés de soldadura de peces d'aliatge d'alumini de la carrosseria, la tensió superficial del bany fos és petita, cosa que pot conduir fàcilment al col·lapse del bany fos, mentre que el procés de soldadura amb farciment làser pot resoldre millor el problema del col·lapse del bany fos a través de la fusió del filferro en el procés de soldadura làser.
Procés de soldadura làser per a carrosseria d'automòbils
El procés de soldadura làser es basa en el principi següent: utilitzant un làser com a font de calor, el feix làser s'enfoca i s'irradia sobre la superfície del filferro, el filferro es fon, el filferro fos degota i omple la peça a soldar, i es produeixen efectes metal·lúrgics com la fusió i la difusió entre el material de soldadura i la peça, unint així la peça. A diferència del procés de soldadura amb farciment làser, el procés de soldadura làser només fon el filferro i no la peça a soldar. La soldadura làser té una bona estabilitat de soldadura, però la resistència a la tracció de la soldadura resultant és baixa. La figura 3 mostra l'aplicació del procés de soldadura làser en la soldadura de cobertes de maleter d'automòbils.
En el procés de soldadura de carrosseries, el procés de soldadura làser s'utilitza principalment per soldar les peces de la carrosseria que no requereixen una gran resistència a les juntes, com ara la soldadura entre la coberta superior i els laterals, la soldadura entre la part superior i inferior de la coberta del maleter, etc. La coberta superior de VW, Audi i altres models de gamma mitjana i alta utilitzen el procés de soldadura làser.
Els principals defectes en les unions soldades per làser de les carrosseries d'automòbils inclouen el rosegat de les vores, la porositat, la deformació de la soldadura, etc., i els defectes es poden suprimir significativament regulant els paràmetres del procés i utilitzant un procés de soldadura làser multifocus.
Procés de soldadura composta per arc làser de carrosseria d'automòbils
El principi del procés de soldadura composta per arc làser és el següent: s'utilitzen dues fonts de calor, làser i arc, per actuar simultàniament sobre la superfície de la peça a soldar, i la peça es fon i solidifica per formar una costura de soldadura. El diagrama següent mostra el procés de soldadura per arc làser.
La soldadura composta per arc làser combina els avantatges de la soldadura per làser i la soldadura per arc: primer, sota l'acció de fonts de calor duals, es pot augmentar la velocitat de soldadura, l'entrada de calor es fa més petita, la deformació de la soldadura és petita, mantenint les característiques de la soldadura làser; segon, millor capacitat de pont, tolerància a la bretxa de muntatge és més gran; tercer, la velocitat de solidificació del grup fos es fa més lenta, cosa que afavoreix l'eliminació de porus, esquerdes i altres defectes de soldadura, millora l'organització i el rendiment de la zona afectada per la calor. Quart, gràcies a l'arc, és capaç de soldar materials amb alta reflectivitat i alta conductivitat tèrmica, amb una gamma més àmplia de materials aplicats.
En el procés de fabricació de carrosseries d'automòbils, el procés de soldadura composta per arc làser solda principalment components d'aliatge d'alumini de la carrosseria i metalls diferents d'aliatge d'alumini i acer, per al forat d'acoblament de les parts més grans de la soldadura, com ara la part de la porta del cotxe, de manera que el forat d'acoblament afavoreix el rendiment de pont de la soldadura composta per arc làser. A més, la tecnologia de soldadura composta per arc làser-MIG també s'aplica a la posició de la biga lateral del sostre de la carrosseria d'Audi.
En el procés de soldadura de carrosseries d'automòbils, la soldadura composta per arc làser té l'avantatge d'una gran tolerància a la separació en comparació amb la soldadura amb làser únic, però la soldadura composta per arc làser requereix una consideració exhaustiva de la posició relativa del làser i l'arc, els paràmetres de soldadura làser, els paràmetres de l'arc i altres factors. El comportament de transferència de calor i massa del procés de soldadura per arc làser és complex, especialment la regulació de l'energia de la soldadura de materials heterogenis i el mecanisme de regulació del gruix i el teixit de l'IMC encara no està clar i requereix un reforç addicional de la recerca.
Altres processos de soldadura làser per a carrosseries d'automòbils
La soldadura per fusió profunda amb làser, la soldadura per farciment amb làser, la soldadura amb làser i la soldadura composta per arc làser, entre altres processos de soldadura, tenen una teoria més madura i una àmplia gamma d'aplicacions pràctiques. A mesura que augmenten els requisits de la indústria de l'automoció per a l'eficiència de la soldadura de carrosseries i la demanda de soldadura de materials diferents en la fabricació lleugera, la soldadura per punts làser, la soldadura per oscil·lació làser, la soldadura per feix multilàser i la soldadura per vol làser han guanyat atenció.
Procés de soldadura per punts làser
La soldadura per punts làser és una tecnologia avançada de soldadura làser amb avantatges destacats de velocitat de soldadura ràpida i alta precisió de soldadura. El principi bàsic de la soldadura per punts làser és enfocar el feix làser en un punt de la peça a soldar, de manera que el metall en aquest punt es fongui instantàniament, i ajustant la densitat del làser per aconseguir soldadura per conducció tèrmica o efecte de soldadura per fusió profunda, quan el feix làser deixa de funcionar, el metall líquid reflueix, se solidifica i forma una unió.
Hi ha dues formes principals de soldadura per punts làser: la soldadura per punts làser pulsada i la soldadura per punts làser contínua. El feix làser en la soldadura per punts làser pulsada té una energia màxima elevada, però el temps d'acció és curt, i generalment s'utilitza per a la soldadura de metalls lleugers com ara aliatges de magnesi i aliatges d'alumini. En la soldadura per punts làser contínua, el feix làser té una potència mitjana elevada i un temps d'acció làser llarg, i s'utilitza principalment per a la soldadura d'acer.
En la soldadura de carrosseries, en comparació amb la soldadura per punts per resistència, la soldadura per punts làser té els avantatges d'una trajectòria de soldadura per punts sense contacte i autodissenyada, que pot satisfer la demanda de soldadura d'alta qualitat sota diferents buits de solapament de materials de carrosseria.
Procés de soldadura per oscil·lació làser
La soldadura per oscil·lació làser és una nova tecnologia de soldadura làser que s'ha proposat en els darrers anys i que ha rebut una àmplia atenció. El principi d'aquesta tecnologia és aconseguir una oscil·lació ràpida, ordenada i petita del feix làser integrant un mirall oscil·lant al capçal de soldadura làser, aconseguint així l'efecte d'agitar el feix mentre avança durant la soldadura làser.
Les principals trajectòries d'oscil·lació en el procés de soldadura per oscil·lació làser inclouen: oscil·lació transversal, oscil·lació longitudinal, oscil·lació circular i oscil·lació infinita. El procés de soldadura per oscil·lació làser té avantatges significatius en la soldadura de carrosseries, ja que l'estat de flux del bany de fusió es modifica significativament per l'oscil·lació del feix làser, de manera que el procés pot eliminar defectes no fusionats, aconseguir un refinament del gra i suprimir la porositat en la soldadura del mateix material de carrosseria, i millorar els problemes de barreja insuficient de diferents materials i de males propietats mecàniques de la costura de soldadura en la soldadura de materials de carrosseria diferents.
Procés de soldadura amb feix multilàser
Actualment, els làsers de fibra es poden utilitzar per dividir un sol feix làser en múltiples feixos làser mitjançant un mòdul de divisió de feix instal·lat al capçal de soldadura. La soldadura amb feix multilàser equival a aplicar múltiples fonts de calor en el procés de soldadura. Ajustant la distribució d'energia del feix, diferents feixos poden aconseguir diferents funcions, com ara: el feix amb una densitat d'energia més alta és el feix principal, responsable de la soldadura per fusió profunda; el subfeix amb una densitat d'energia més baixa pot netejar i preescalfar la superfície del material i augmentar l'absorció de l'energia del feix làser pel material.
El procés de soldadura per feix multilàser pot millorar el comportament d'evaporació del vapor de zinc i el comportament dinàmic del grup de fusió durant la soldadura de xapes d'acer galvanitzat, millorar el problema de les esquitxades i augmentar la resistència a la tracció de la costura de soldadura.
Procés de soldadura per vol làser
La tecnologia de soldadura per làser en vol és una nova tecnologia de soldadura per làser amb una alta eficiència de soldadura i un disseny autònom de la trajectòria de soldadura. El principi bàsic de la soldadura per làser en vol és que quan el feix làser incideix sobre els miralls X i Y del mirall d'escaneig, l'angle del mirall es controla mitjançant una programació autònoma per aconseguir la desviació del feix làser en qualsevol angle.
Tradicionalment, la soldadura làser de xapa i pintura es basa principalment en el robot de soldadura per impulsar el capçal de soldadura làser per a un moviment síncron per aconseguir l'efecte de soldadura. Tanmateix, el moviment alternatiu repetitiu del robot de soldadura limita severament l'eficiència de la soldadura de xapa i pintura a causa del gran nombre de soldadures i la llarga longitud de les soldadures. En canvi, la soldadura per làser en vol es pot aconseguir dins d'un cert rang simplement ajustant l'angle del reflector. Per tant, la tecnologia de soldadura per làser en vol pot millorar significativament l'eficiència de la soldadura i té una àmplia perspectiva d'aplicació.
Resum
Amb el desenvolupament de la indústria de l'automoció, el futur de la tecnologia de soldadura de carrosseries continuarà desenvolupant-se tant en el procés de soldadura com en la tecnologia intel·ligent.
La carrosseria d'automòbils, especialment la carrosseria de vehicles energètics nous, s'està desenvolupant en la direcció de la lleugeresa. Els aliatges lleugers, els materials compostos i els materials heterogenis s'utilitzaran més àmpliament en la carrosseria d'automòbils. El procés de soldadura làser convencional difícilment compleix els seus requisits de soldadura, per la qual cosa el procés de soldadura d'alta qualitat i eficiència es convertirà en la tendència de desenvolupament futur.
En els darrers anys, els processos emergents de soldadura làser, com ara la soldadura per oscil·lació làser, la soldadura per feix multilàser, la soldadura per vol làser, etc., han estat la investigació teòrica inicial i l'exploració del procés en la qualitat de la soldadura i l'eficiència de la soldadura. El futur ha de ser el procés emergent de soldadura làser i materials lleugers de carrosseria, soldadura de materials heterogenis i altres escenaris estretament combinats, el disseny de la trajectòria d'oscil·lació del feix làser, el mecanisme d'acció energètica del feix multilàser i la millora de l'eficiència de la soldadura per vol i altres aspectes de la investigació en profunditat per explorar un procés madur de soldadura de carrosseria lleugera.
La tecnologia de soldadura làser per a xapa i pintura s'està integrant profundament amb la tecnologia intel·ligent. La detecció en temps real de l'estat de la soldadura làser per a xapa i el control de retroalimentació dels paràmetres del procés tenen un paper decisiu en la qualitat de la soldadura. L'actual tecnologia de soldadura làser intel·ligent s'utilitza principalment per a la planificació i el seguiment de trajectòries prèvies a la soldadura i la inspecció de qualitat posterior a la soldadura. La recerca nacional i estrangera en la detecció de defectes de soldadura i la regulació adaptativa dels paràmetres encara està en la seva infància, i la tecnologia de control adaptatiu dels paràmetres del procés de soldadura làser no s'ha aplicat a la fabricació de xapa i pintura.
Per tant, per a l'aplicació de la tecnologia de soldadura làser en les característiques del procés de soldadura de carrosseries automotrius, el futur s'hauria de desenvolupar amb un sistema avançat de detecció intel·ligent de soldadura làser amb nuclis multisensor i un sistema de control de robots de soldadura d'alta velocitat i precisió per garantir que la tecnologia intel·ligent de soldadura làser funcioni en temps real i amb precisió cada enllaç, a través de l'enllaç "planificació de la trajectòria prèvia a la soldadura - control adaptatiu dels paràmetres de soldadura, inspecció de la qualitat posterior a la soldadura" en línia, per garantir un processament d'alta qualitat i eficient.
L'empresa d'automatització làser Maven s'ha centrat en la indústria del làser durant 14 anys, ens especialitzem en soldadura làser, tenim màquines de soldadura làser de braç robòtic, màquines de soldadura làser automàtiques de taula, màquines de soldadura làser de mà, a més, també tenim màquines de soldadura làser, màquines de tall per làser i màquines de gravat de marcatge làser, tenim molts casos de solucions de soldadura làser, si esteu interessats sempre podeu contactar amb nosaltres.
Data de publicació: 09 de desembre de 2022
