激光飛行焊技術(shù)應用在汽車(chē)制造中的優(yōu)勢分析
- 2018-08-16 11:24:00
- 陸啟蒙 原創(chuàng )
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激光焊接技術(shù)以其強度高、速度快、成本低、密封性和外觀(guān)質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)被國外及國內合資企業(yè)廣泛應用于白車(chē)身制造中。
激光飛行焊接技術(shù)(Laser Scanner Welding,LSW)相對于傳統成熟的激光焊接工藝技術(shù)是通過(guò)使用機器人控制激光進(jìn)行掃描焊接的一種新型工藝。
早在20世紀80年代德國大眾汽車(chē)制造廠(chǎng)即采用激光焊接技術(shù)實(shí)現汽車(chē)白車(chē)身上頂蓋總成與側圍總成、車(chē)門(mén)總成等工藝連接。激光焊接技術(shù)以其強度高、速度快、成本低、密封性和外觀(guān)質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)被國外及國內合資企業(yè)廣泛應用于白車(chē)身制造中,部分企業(yè)更編制對應的標準工藝進(jìn)行推廣。其中,激光熔焊、激光釬焊等相關(guān)技術(shù)也在車(chē)身制造技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下普遍應用。
激光飛行焊接技術(shù)(Laser Scanner Welding,LSW)的主要優(yōu)點(diǎn)在于焊接速度快的同時(shí)與工件無(wú)接觸,可以最大限度地消除每段焊接前不斷重復定位造成的非生產(chǎn)性時(shí)間的浪費,使得激光束在線(xiàn)時(shí)間最大化,生產(chǎn)效率得到大幅度提高。
激光飛行焊技術(shù)的工藝特點(diǎn)
激光飛行焊技術(shù)是近年來(lái)出現在國內外市場(chǎng)上的一種新型高效焊接技術(shù),針對多點(diǎn)焊接能夠極大提高生產(chǎn)效率。激光飛行焊接技術(shù)是通過(guò)機器人手臂的移動(dòng)與激光掃描儀的高動(dòng)態(tài)定位運動(dòng)配合使用,將激光器中的激光束通過(guò)光釬傳遞到安裝在機器人上的可編輯聚焦光學(xué)頭(PFO)上,安裝在PFO中的兩片高速掃描反射鏡(即“濾鏡”)促使激光束按照事先編制的程序路徑進(jìn)行高速精確運動(dòng),通過(guò)遠心透鏡聚焦實(shí)現鈑金件的焊接。在汽車(chē)制造業(yè)中,激光飛行焊接技術(shù)可應用于汽車(chē)座椅板、儀表相關(guān)件、車(chē)門(mén)結構件、行李箱蓋以及其他特殊材質(zhì)(如鍍鋅材質(zhì))薄板的焊接工藝中。
尤其對比激光飛行焊技術(shù),在車(chē)門(mén)焊接時(shí)可以最大程度的減小焊接變形量,極其有利于后期總成精度的調試,尤其對門(mén)蓋類(lèi)精度要求以及匹配功能要求均較高的工件來(lái)說(shuō),使總成的精度得到保證。
激光飛行焊的優(yōu)勢
傳統激光焊和激光飛行焊的工步如下圖所示。經(jīng)對比可以看出,激光飛行焊實(shí)現了在線(xiàn)時(shí)間最大化,有效生產(chǎn)時(shí)間占整個(gè)工作時(shí)間的90%以上。
傳統激光焊接方式(上) 激光掃描焊接方式(下)
相對傳統工藝的點(diǎn)焊技術(shù)來(lái)說(shuō),激光飛行焊可以自定義焊縫形式,優(yōu)化焊縫焊后強度,增加了設計及工藝的靈活性,可以適用于任何焊接形式、任何焊接方向。同時(shí)可以根據工藝要求自定義焊縫分布,使得焊縫的受力最優(yōu)化得以完美的實(shí)現。激光飛行焊的無(wú)接觸、靈活的焊縫要求,可使得焊接搭接面更小。傳統點(diǎn)焊為保證焊點(diǎn)質(zhì)量,避免出現騎邊焊等焊接缺陷,在產(chǎn)品造型設計時(shí)要求其搭接邊最小≥11mm。而在我公司一款新型車(chē)型車(chē)門(mén)設計時(shí)采用激光飛行焊技術(shù),焊接位置的最小搭接邊要求為≤6mm。從這個(gè)角度分析,采用激光飛行焊可以在一定程度上減少材料成本和降低車(chē)身重量,在保證車(chē)身制造質(zhì)量的基礎上最大限度的實(shí)現輕量化,亦達到節能減排的目的。
掃描焊接系統可適用于一個(gè)工件多處焊接以及定位轉換比較困難的狀況。針對一些大型不易移動(dòng),或者具有復雜曲面外形的工件,可以根據事先編程的路徑加工任意的圖形單元,通過(guò)機械手的快速靈活定位實(shí)現高質(zhì)量、高效率的焊接,焊接加工軌跡具有很大的自由性。
目前在汽車(chē)行業(yè)運用較多的碟片式光纖傳導激光器擁有模塊化配置,極高的二極管壽命、優(yōu)化高效的諧振設計、不懼反射損壞、能量反饋控制以及優(yōu)秀的光束管理等優(yōu)勢,保證了激光飛行焊技術(shù)的可靠性。PFO振鏡和機器人實(shí)時(shí)同步其高速動(dòng)態(tài)性能使得掃描速度可達每分鐘700m。無(wú)接觸加工過(guò)程,焦距可達0.5~1.5m,精度可以控制在0.2mm以?xún)?,加之焊接過(guò)程的穩定以及經(jīng)濟運行成本、更小的空間占用率等諸多優(yōu)勢,使得整個(gè)焊接范圍更廣、焊接過(guò)程更靈活。
激光飛行焊技術(shù)通過(guò)在極短時(shí)間內的快速定位,極大地降低了生產(chǎn)節拍,較小的熱輸入量保證總成焊后產(chǎn)生的變形小,更有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提升。由于其通過(guò)機器人手臂與激光掃描儀緊密配合使用,保證在焊接過(guò)程中與工件零接觸,焊縫位置可實(shí)現靈活多變化及大型零件、復雜曲面的快速多點(diǎn)焊接。這樣不僅減少了焊接設備的過(guò)多投入及使用場(chǎng)地的占用,降低單臺生產(chǎn)成本,而且焊接整體效果穩定。
因此,激光飛行焊技術(shù)除了可應用于行李箱蓋、車(chē)門(mén)、座椅板、儀表盤(pán)支持件、座椅調整件和座椅架等白車(chē)身件上的焊接外,還可在鋁合金、鍍鋅薄板以及電池、塑料等的焊接上得到廣泛應用。
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