Laserski varilni stroj v avtomobilski industriji

Pred več kot štirimi desetletji so se pojavili laserji, ki so pokazali močne zmogljivosti, ki so navdušile svet. Po toliko letih razvoja je laserska tehnologija prodrla na različna področja in odigrala ključno vlogo. V avtomobilski industriji je laserska tehnologija še bolj edinstvena, veliko se uporabljajo lasersko varjenje, lasersko vrtanje, lasersko označevanje.

1. Opredelitev laserske tehnologije
Laser je nov vir svetlobe v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Z dobro monokromatičnostjo, močno usmerjenostjo, visoko svetlostjo in drugimi lastnostmi. Odkritih je bilo na tisoče laserskih delovnih snovi z valovnimi dolžinami od mehkih rentgenskih žarkov do daljnega infrardečega sevanja. Laserska tehnologija uporablja polarizacijska zrcala, ki odbijajo žarek, ki ga proizvaja laser, tako da se koncentrira v napravi za fokusiranje, da proizvede žarek ogromne energije. Če je žarišče blizu obdelovanca, se delovni konj stopi in izhlapi v milisekundah, kar je učinek, ki ga je mogoče uporabiti v procesu varjenja.

2. Izvedljivost tehnologije laserskega varjenja
Laserje na splošno kategoriziramo glede na različne delovne snovi, ki proizvajajo lasersko svetlobo, predvsem polprevodniške (GaAs, InP itd.) laserje, polprevodniške (Nd: YAG itd.) laserje, plinske (CO2, He-Ne itd.). ) laserji, tekoči (nastavljiva barvila itd.) laserji, kemični laserji, laserji s prostimi elektroni itd. Med njimi plinski laserji uporabljajo plin ali kovinske hlape kot delce, ki oddajajo svetlobo, in je razred laserjev z največ različicami, najbolj raznolikimi načini vzbujanja, najširšim območjem porazdelitve valovne dolžine laserja, najlažjim načinom za realizacijo zvezne visoke moči izhod in najbolj razširjena. Polprevodniški laser proizvaja laserske delce, dopirane v trdni matriki, katerih koncentracija je večja od koncentracije plina, in tako lahko pridobi relativno veliko lasersko izhodno energijo, z veliko energijo, visoko konično močjo, kompaktno, trdno in vzdržljivo ter tako naprej Lasersko varjenje v glavnem temelji na uporabi teh dveh vzbujenih materialov laserja.

Uporaba tehnologije laserskega varjenja na proizvodnem področju vztrajno narašča, od impulznega do neprekinjenega, od nizke moči do visoke moči, od tanke plošče do debelih delov, od enostavnega enojnega šiva do kompleksnih oblik, lasersko varjenje v neprekinjenem procesu evolucije postopoma postane zrela sodobna tehnologija obdelave. Lasersko varjenje delimo na pulzno lasersko varjenje in kontinuirno lasersko varjenje, pri kontinuirnem varjenju pa na varjenje s toplotno prevodnostjo in varjenje z globokim prebojem. Z izboljšanjem izhodne moči laserja, zlasti s pojavom visoko zmogljivega CO2 laserja, se tehnologija laserske globoke penetracije doma in v tujini hitro razvija, največje razmerje med globino in širino varjenja je doseglo 12:1, materiali za lasersko varjenje iz splošni razvoj mehkega jekla do današnjega varjenja pocinkane pločevine, aluminija, titana, bakra in keramičnih materialov, hitrost laserskega varjenja je dosegla več deset metrov na minuto, tehnologija laserskega varjenja vse bolj zrela in veliko število aplikacij na proizvodni liniji v avtomobilski proizvodni liniji, kot so varjenje zobnikov, avtomobilska tla in konstrukcijske komponente (vključno s karoserijo vrat) pri hitrem varjenju in je dosegel velike gospodarske in družbene koristi.

Po relevantnih statističnih podatkih je v Evropi in ZDA razvitih industrijskih državah 50 odstotkov -70 odstotkov avtomobilskih delov izdelanih z lasersko obdelavo. Lasersko varjenje v avtomobilski industriji, ki temelji predvsem na laserskem varjenju in rezanju, je postalo standardni postopek. Lasersko varjenje za karoserijske plošče je lahko različnih debelin in ima različno površinsko prevleko kovinske plošče, ki je zvarjena skupaj, in nato žigosanje, tako da se lahko izdela struktura plošče, da se doseže najbolj razumna kombinacija kovine. Hitrost laserskega varjenja je približno 4,5 m/min, deformacije so majhne, ​​kar odpravlja sekundarno obdelavo. Lasersko varjenje pospeši postopek zamenjave kovanih delov z žigosanimi deli. Uporaba laserskega varjenja zmanjša širino kroga in nekatere ojačitvene dele, prav tako pa stisne prostornino konstrukcijskih delov same karoserije. Že samo to zmanjša težo telesa za 56 kg. lasersko varjenje se uporablja za varjenje strešnih lupin in okvirjev ter za varjenje pokrovov prenosnih pretvornikov, ki so krmiljeni s CNC-jem, s časom cikla približno 16 sekund in dejanskim časom varjenja le 3 sekunde in ki lahko delujejo neprekinjeno 24 ur na dan. Uporablja se za varjenje sklopa in šasije menjalnika majhnega avtomobila, hitrost varjenja z laserskim žarkom, enostavno avtomatiziranje in enostavno upravljanje ter združitev v prilagodljiv proizvodni sistem, laserski žarek za izboljšanje proizvajalčevega dizajna izdelka in proizvodnega cikla, zmanjšanje stopnje odpadkov končnih izdelkov .

3. Laserski varilni stroj v avtomobilski industriji
Uporaba laserskega varjenja lahko prinese velike gospodarske koristi avtomobilski industriji, kot je sestavljanje karoserije pri velikem številu točkovnega varjenja, dve varilni glavi, vpeti na rob obdelovanca, varjenje, širina prirobnice potrebuje 16 mm, lasersko varjenje pa je enostransko varjenje, samo 5mm, točkovno varjenje za lasersko varjenje, vsak avto lahko prihrani 40kg jekla. s tradicionalnim točkovnim varjenjem dva kosa 0.8mm delov za žigosanje jeklene pločevine, povprečje je 20 točk / min, razdalja varjenja je 25 mm, to je hitrost 0,5 m / min, z lasersko hitrostjo varjenja lahko doseže 5 m / min ali več. Uporaba tehnologije laserskega varjenja ne le zmanjša stroške, ampak tudi močno izboljša učinkovitost proizvodnje. Trenutno niz robotskega sistema za lasersko obdelavo kilovatnega razreda znaša več sto tisoč dolarjev, zagotovljena je tudi varnost in zanesljivost novega laserja, njegova stopnja izpadov je samo 2 odstotka, zaščitni ukrepi so prav tako izjemno zanesljivi . Lasersko varjenje zahteva tesno ujemanje med kontaktno površino obdelovanca, kar ni enostavno uresničiti v procesu, vendar trenutne napredne metode vpenjanja in primerne za lasersko varjenje prirobnice, tako da je bil ta problem rešen, postopno zorenje tehnologije laserskega varjenja Za lasersko varjenje avtomobilske proizvodne linije se bodo brez izjeme uporabljali glavni proizvajalci avtomobilov.

Združene države so prvi visokozmogljivi laserji, uvedeni v avtomobilsko industrijo, v središču avtomobilske industrije Združenih držav Amerike na območju Detroita je več kot 40 laserskih obdelovalnih postaj za rezanje avtomobilskih kovinskih delov in varjenje zobnikov, tako da je prenova avtomobila iz 5 let skrajšano na 2 leti. Ameriški General Motors je sprejel 22 proizvodnih linij za lasersko obdelavo, ameriško Ford Motor Company uporablja Nd: YAG laser v kombinaciji z industrijskimi roboti za varjenje karoserije limuzine, kar je močno zmanjšalo proizvodne stroške, tri velika ameriška avtomobilska podjetja leta 2000 so je bilo 50 odstotkov proizvodne linije za uporovno točkovno varjenje zamenjane s proizvodno linijo za lasersko varjenje. Na Japonskem je uspešna uporaba laserskega varjenja v proizvodni liniji pritegnila svetovno pozornost, na primer pri izdelavi avtomobilskih karoserij pri izvajanju laserskega varjenja tanke jeklene plošče, žigosanje novih metod, zdaj pa je večina avtomobilov na svetu. proizvajalci naj sledijo. Številna vodilna svetovna avtomobilska podjetja so zgradila posebno proizvodno linijo za lasersko varjenje: proizvodno linijo za varjenje tal avtomobilov Thyssen Steel, proizvodno linijo za lasersko obdelavo zobnikov avtomobilske tovarne Volkswagen, avtomobilsko tovarno Mercedes-Benz v tovarni 18 v tovarni 8 je nameščena oprema za lasersko obdelavo.

Laserski varilni stroj se uporablja v avtomobilski industriji predvsem za varjenje avtomobilskih karoserij in varjenje surovcev. Da bi zadovoljili povpraševanje trga in kupcev, je zelo potrebno izboljšati karoserijo in proizvodni proces, vrednost karoserije avtomobila pa je približno 1/5 celotne vrednosti avtomobila, uporaba postopka laserskega varjenja, tako da karoserija odpornosti na udarce in odpornost proti utrujenosti je mogoče znatno izboljšati, izboljšati kakovost avtomobila. Lasersko varjenje zaradi uporabe računalniškega nadzora, tako da ima močno fleksibilnost in mobilnost, je lahko posebna oblika vratnih plošč, blatnikov, zobnikov, instrumentnih plošč in drugih delov varjenja, pa tudi za dokončanje strehe in strani avtomobila, okvirja motorja in okvirja hladilnika ter drugih delov sklopa, če jih povežete s prenosnim sistemom iz optičnih vlaken in robotsko roko, lahko ustvarite avtomatizirano avtomobilsko montažno linijo. Uporaba približno 3KW neprekinjenega laserja Nd:YAG za prenos optičnih vlaken s sistemom točkovnega varjenja in napeljavami proizvodne linije lahko doseže namen avtomatiziranega varjenja, General Motors, Mercedes-Benz itd. so sprejeli ta sistem, ki se uporablja v proizvodni liniji. najnovejših modelov lahko laserski varilni sistem skoraj doseže zahteve popolne obdelave, kar zadeva učinkovitost, ekonomičnost, varnost, trdnost, odpornost proti koroziji ima odlično delovanje. Laserski varilni sistem se uporablja v proizvodni liniji najnovejših modelov avtomobilov.

Karoserija in šasija avtomobila sta sestavljena iz več kot 300 vrst delov, uporaba laserskega varjenja je lahko skoraj vsa, ne glede na debelino, razred, vrsto, razred materialov, ki so zvarjeni skupaj, da naredijo različne oblike delov, kar močno izboljša fleksibilnost avtomobilskega oblikovanja. Spajanje gredic je v popolni analizi strukture karoserije na podlagi optimizacije zasnove komponent, tako da je lahko nekaj tipičnih gredic varjenih iz nekaj vrst gredic, kar močno zmanjša število kalupov, poveča izkoriščanje materialov, temveč tudi glede moči različnih zahtev različnih delov gredice različnih debelin, se lahko uporabijo v oblikovanju za žigosanje, da se zmanjša teža in izboljša natančnost, poleg tega pa se odpornost proti koroziji in varnost močno izboljšata! Zelo poenostavljena je tudi zgradba karoserije. Toyotina proizvodna linija stranskih ohišij uporablja tehnologijo varjenja surovcev, s čimer se število kalupov zmanjša na štiri, stopnja izkoriščenosti materiala je 65 odstotkov, plus drugi deli, tako da se stroški vsakega avtomobila znižajo za več kot 30 ameriških dolarjev, kar močno poveča prednosti proizvajalcev avtomobilov.

Trenutno v tujini Nemčija Volkswagen v AudiA6, GolfA4, Passat in drugih znamkah strehe uporablja lasersko varjenje, BMW, General Motors na vrhu okvirja uporablja tudi lasersko varjenje, General Motors, Toyota, Ford, BMW, Fiat, Mercedes-Benz, Volkswagen se uporabljajo v tehnologiji laserskega spajanja plošč, Veliki trije Združene države, Nemčija Mercedes-Benz uporablja lasersko varjene komponente menjalnika. Volkswagen, General Motors, Mercedes-Benz, Nissan so uporabili tehnologijo laserskega rezanja, Fiat in Toyota z lasersko prevleko izpušnih ventilov motorjev, odmične gredi Volkswagnovega motorja za doseganje obdelave laserske površinske obdelave.

V državi se od domačih visokokakovostnih modelov, kot so: Passat, Buick, Audi itd., uporablja za lasersko varjenje do laserskega varjenja pri preoblikovanju domačih, ki so prvi v državi uporabljali tehnologijo laserskega varjenja. tehnologija laserskega varjenja (namesto laserskega varjenja), v ospredju FAW-Volkswagen, medtem ko so nekateri domači proizvajalci avtomobilov postopoma začeli uporabljati to tehnologijo. Laserska tehnologija je trenutno v uporabi FAW, FAW Volkswagen AudiA6 top in BORA zadnji pokrov z uporabo laserskega varjenja, Sagitar (Sagitar) je bil v zgornjem delu karoserije, zadnji pokrov in drugi deli tehnologije laserskega varjenja, dolžina varjenja več kot 30 metrov. Rabljena oprema FAW za nemški laser HassYAG 3KW in robot Kuka, FAW Car Company oblaganje karoserijskih delov limuzine z uporabo laserskega rezanja, uporaba opreme za nemški petosni laserski stroj za obdelavo CO2 ARNOLD 3KW, tovarna delov šasije FAW zavorne čeljusti z uporabo laserja utrjevanje, uporaba opreme za domači laserski obdelovalni stroj 2KW CO2, tanki ploščati deli kalupa FAW za lasersko rezanje, uporaba opreme za domači laserski obdelovalni stroj 1,5KWCO2. Z zrelostjo tehnologije laserskega varjenja in padcem cen laserskega varilnega stroja je tudi kitajski Chery Automobile začel uporabljati tehnologijo laserskega varjenja.

4. Obeti laserske tehnologije

Tehnologija laserskega varjenja na tradicionalni avtomobilski postopek varjenja je prinesla vpliv večjih avtomobilskih podjetij, ki imajo zelo pozitiven odnos do tega, uporaba novih tehnologij pomeni večjo konkurenčnost, še posebej brutalna konkurenca v avtomobilski industriji. Tehnologija laserskega varjenja pri varjenju aluminija, varjenih delov namesto ulitkov in uporaba varjenja strukture okvirja celotnega telesa je največja prihodnost, proizvajalci laserjev bi morali izkoristiti poslovne priložnosti v mobilnosti laserja, obsegu in drugih vidikih dela z optičnimi vlakni transmisijski laser, tako da je laser bolj primeren za potrebe avtomobilske proizvodne linije. Nekateri domači proizvajalci laserskih izdelkov so to postopoma spoznali, na primer Hubei Optical Optical Systems Co., Ltd. proizvodnja impulznega Nd:YAG laserskega varilnega stroja z uporabo ostrenja optičnih vlaken, enostavna za uporabo, laserska glava je lahko daleč stran od varilno območje, delovanje laserja je stabilno in zanesljivo, dolga življenjska doba, pa tudi uporaba tradicionalnega optičnega tradicionalnega sistema, lahko laser lasersko varjenje, lasersko rezanje in prebijanje, oboje. En večnamenski stroj, posebej primeren za delavnico za lasersko obdelavo in avtomatizirano proizvodno linijo.

5. Povzetek

Avtomobilska industrija 21. stoletja stopa v zahteve uporabnikov v skladu s prilagodljivim modularnim načinom proizvodnje, tradicionalna tehnologija obdelave ne more zadovoljiti potreb novega načina proizvodnje, kar daje obsežno uporabo tehnologije laserskega varjenja priložnost, Tehnologija laserskega varjenja in druge tehnologije laserske obdelave v avtomobilski industriji bodo imele večji razvoj, postale pomembna metoda obdelave v avtomobilski industriji.