作為(wei) 一項被中國消費者所喜聞樂(le) 見的焊接技術,激光焊接的原理是由激光發生器發出的激光束,聚焦在焊絲(si) 表麵上加熱,使焊絲(si) 受熱熔化,潤濕車身上的鋼板,填充鋼板接頭的間隙,形成焊縫最終實現良好的連接。焊接後形成銅焊絲(si) 與(yu) 鋼板之間的釺焊連接,銅焊絲(si) 與(yu) 鋼板分別為(wei) 不同元素,其形成的焊接層,為(wei) 兩(liang) 種不同元素高溫後形成的融合。相較於(yu) 傳(chuan) 統的點焊,這種焊接方式焊接質量更好,速度更快,焊接部位強度更高。
作為(wei) 大批量工業(ye) 生產(chan) 激光釺焊設備的激光發生器,需要滿足設備可靠、工藝穩定、模塊設計靈活方便的特點。目前眾(zhong) 泰汽車激光釺焊選用的是國際知名品牌的激光焊設備,修建封閉的特殊隔離房,進行安全防護,裝置除塵係統,使用淨化水進行循環冷卻,使用光纖快速接頭進行切換維護。激光焊設備之間進行網絡通訊,及時有效的進行工藝調整。
汽車激光釺焊係統由主控PLC(主控可編程邏輯控製器)、激光焊接機器人、焊接頭、送絲(si) 機構、激光器、搬運機器人、激光房、工裝夾具等部分組成。
眾(zhong) 泰激光釺焊係統的激光發生器采用了德國IPG公司4000W光纖激光器,配備LaserNet 控製軟件。可自行控製激光器各種參數,並可對輸出激光進行波形控製,實現對激光器的遠程控製。激光發生器嚴(yan) 格密封,有嚴(yan) 密的安全防護係統,能防止可能發生的激光輻射對工作人員造成的身體(ti) 傷(shang) 害。
德國KUKA公司KUKA/KR420的機器人,承重超過420公斤,負責頂蓋定位工裝夾具的搬運。
夾具係統是激光焊接中的重要組成部分,包括頂蓋定位夾具、底板定位夾具及固定頂蓋激光焊夾具的龍門架。夾具係統在激光房內(nei) 預留空間,可以滿足多種車型激光焊頂蓋激光焊的焊接空間要求。
激光焊接過程中需要對焊接鋼板進行足夠穩固的夾緊,所以會(hui) 設計專(zhuan) 門的夾具。激光焊接夾具體(ti) 積龐大、結構複雜,整體(ti) 為(wei) 框式結構,左右車身兩(liang) 側(ce) 用夾具型塊頂住、定位支撐好以後用汽缸夾緊。上部設計專(zhuan) 門的汽車頂蓋激光釺焊的定位壓緊抓具,使用多個(ge) 壓緊頭進行壓緊,用機器人抓住頂蓋,擺放在車身上,用汽缸夾緊,讓車身鋼板需要焊接的邊沿貼合足夠緊密。
由於(yu) 激光焊接所產(chan) 生的激光對人體(ti) 有一定的傷(shang) 害,因此所有的反射和散射的激光都需要被封閉在激光焊接車間內(nei) ,激光房牆壁材質要具有很好的反光效應或吸光效應。一般的激光焊接間選用鋁製或者帶塗層的鋼製,而以鋁材質的反光特性為(wei) 優(you) 。操作工裝配或者車身自動輸入和輸出的安全門及安全光柵,用於(yu) 維修和調試進出的門,激光房監控器2套(含液晶監視器和攝像頭),牆體(ti) 拚合板為(wei) 鋁合金材料。
激光房設置有兩(liang) 個(ge) 安全門,供人員及設備出入。安全門的軟硬件嚴(yan) 格按照設計標準完成,可對安全門的狀態進行實時監控,安全門未正常關(guan) 閉時,激光源無法出光;安全條件不滿足時,安全門無法打開。
此外整個(ge) 激光焊接區域設置有5個(ge) 緊急停止按鈕, 分別置於(yu) 安全門旁、激光房內(nei) 部、機器人控製器上和激光櫃上。這些緊急停止按鈕可以在緊急狀態下停止工位設備的運行,在線監控可以實時監控機器人的作業(ye) 情況。
激光釺焊是一項較為(wei) 複雜的工藝,除了硬件設備,工藝調試也是核心技術。特別是激光光斑的位置、焊絲(si) 的送絲(si) 速度、激光光源的射入角度等工藝參數。
一般來說激光光斑並不會(hui) 完全集中在銅焊絲(si) 上,因為(wei) 這樣會(hui) 對激光器光斑提出極高的要求,對現在應用於(yu) 車身的激光釺焊來說既沒有必要也不劃算。一般情況先激光焊光斑約2/3的光斑照射在銅焊絲(si) 上,約1/3的光斑照射在車身鋼板上。這樣在焊絲(si) 融合的同時車身鈑金也進行了加熱。
加熱後的車身鈑金區既是激光釺焊的熱影響區,對熱影響區大小的調試,直接關(guan) 係的激光釺焊焊縫形成的焊接質量。 光斑位置不滿足,容易形成燒穿、虛焊等缺陷。此外送絲(si) 速度不滿足容易形成過燒和斷弧,光源角度不滿足容易產(chan) 生激光反光逼停激光源等問題,因此整個(ge) 激光焊接工藝都需要精準的調試,才能發揮出其作用。
為(wei) 得到完整、外形美觀、高質量的焊縫,進行長距離激光釺焊時,綜合考慮焊接出絲(si) 數據、焊接機器人行走速度、激光光斑位置等工藝參數,一般分三段進行焊接,分別為(wei) 起弧段、中間段、收弧段進行焊接,每段應用對應的工藝參數,以保障焊接過程的流程和高效。
目前眾(zhong) 泰汽車使用的白車身頂蓋激光釺焊技術已經日趨完美,開始推廣到其下轄的新車型的開發中。逐步使用穩定、高效、成熟的焊接技術研發已經成為(wei) 眾(zhong) 泰提高汽車質量的秘籍。此外,眾(zhong) 泰汽車已經對車身的四門內(nei) 板的激光飛行焊技術,進行了引入和驗證,並在近期的新車型中運用。
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