摘要:在中国,汽车产业注定是一个朝阳产业,提高汽车制造能力的装备就显得犹为重要。车身制造中所采用的
激光扫描焊效率高于点焊和激光焊,通过可控编程和示教用线性激光的辅助,可实现复杂结构的焊接。文章介绍了激光扫描焊
原理,并示例轿车采用的激光扫描焊过程。(注:扫描焊、远程焊和飞行焊接指的是同一种激光焊接方法。)
}dKLMNqPA 关键词:激光扫描焊;原理;
系统;汽车;应用
Bm}iU~(Z` u5F}( +4r 1.汽车行业的发展及激光应用
?wCs&tM eM }W6vIn 我国汽车市场将保持快于全球市场的增速,产业规模位居世界首位。随着产业规模的持续扩大,我国将从汽车大国转变为汽车强国。
=<.F3lo\s $20s]ywS 激光技术,是本世纪最重大的发明之一,激光在刚诞生不久就被人称为“解决问题的工具”,激光技术在工业制造领域具备巨大的市场潜力。
0H+c4IW g_M^E-3 在“柔性制造”方式被大力推广的今天,汽车工业领域面临着一次变革。汽车零部件产业正由大批量生产到小批量、多样化的生产方式过度,以市场为导向的制造方式逐步普及,“Production Line”正被“Production Station”所取代,激光的空间控制性和时间控制性很好,能够迅速适应多种
材料、多种形状和尺寸,特别适用于柔性加工,因此激光将在这一变革中发挥重大作用。
FWY[=S 8t[t{" 2.激光远程焊接的特点
Noz&noq L[]BzsIv 大众汽车走在激光远程焊技术应用的前列。就在帕萨特汽车后窗台板成功运用激光远程焊之后,激光扫描焊工艺及其系统在2005年被广泛应用于大众汽车公司的系列产品中。从2007年初开始,后续的奥迪A4利用激光扫描焊,每天可生产1800扇车门。同时,通过
优化内部通讯,大众汽车实现了激光扫描焊系统的光束共享和分化,从而有效提高了激光的利用率。
_-TOeP8#94 L$hc, 1).可实现长
焦距、大范围焊接。
ERC<Dd0 8Zw]f-5x\ 实现500mm以上的激光焊,这是常规激光焊无法实现的。对于结构复杂而又无法接近的加工件来说,激光远程焊给出了完美的答案——相比于灯泵浦激光器25mm.mrad的光束质量,激光远程焊的碟片
激光器可达到8mm.mrad;激光远程焊接可避免焊接过程中飞溅、烟尘对激光头的损伤,有助于延长使用寿命,从而降低使用成本;
.eY`Ri<3t u>o<tw%Y 2).激光远程焊速度快。
a.,i.2 WjOH/$( 在原机器手臂的移动速度下,还可利用激光头内部振镜的转动来实现发射光束的高速加工。常规点焊2s才能实现一个焊点连接,而使用激光远程焊,1s就可实现3~4个焊点连接。
2LK]Q/WG,+ 1Z 6SI>p BMW公司在轿车某个部件上比较三种焊接方法所耗时间,该工件需要焊接的部位达20多个(见图1),统计时间如表1所示。
(yGQa5v <4f,G]UH_ 图1 BMW轿车某工件焊点分布图
v$3_o : 表1 BMW统计的三种焊接方法时间
|D<+X^0' 国内首套激光三维远程焊接系统由华工科技旗下华工法利莱与德国激光装备知名企业共同开发完成(如图2所示)。该系统已应用于一汽大众某高端车型的制造中。这套焊接系统,最快焊接速度可达50m/min,完成车身门槛上70条焊缝的焊接时间仅需25秒。
Sn ^Aud 图2 华工法利莱激光扫描焊系统
3)利用
软件编程焊缝轨迹,可实现焊接形状的多样性。
)Mi'(C; rS,j;8D- 如C形,○形,直线型等(见图3)。众多汽车厂已经验证,C形结构无论在加工时间还是结构强度上都优于传统点焊的圆形焊点,同时激光远程焊还可利用此特点在工件表面标识8个字符的ID,以便记录和追踪。
ev"M;"y 图3 激光扫描焊接系统轨迹
4)相对于点焊,激光远程焊热输入小、焊接变形小。
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= 对于超过1000Mpa的高强钢,强度越高,对热输入量越敏感,激光远程焊比点焊和MIG焊的热输入小,是焊接高强钢的首选。
=G>.-Qfs VA2<r(y~( 3.激光远程焊应用于汽车
^aptLJF c'rd $ 由于传统激光焊接系统在焊接位置之间移动的速度相对较低,在实际生产中很难达到大批量生产要求,这一缺点在焊点分布多的复杂三维零件上(如车门)显得尤为突出。
B{PLIisc _:%U_U 高光束质量高功率新型盘形激光器和
光纤激光器的应用推广,为激光远程焊接技术的实现奠定了硬件基础,如今远程激光焊接正在成为替代传统汽车白车身电阻点焊的一种手段。
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