作為(wei) 在汽車結構件生產(chan) 中使用激光焊接的倡導者,德國大眾(zhong) 汽車公司的成就無疑是令人羨慕的。據Klaus Loeffler博士(德國大眾(zhong) 汽車公司焊接工藝總監)在由密歇根大學組織的第十二屆年度汽車激光應用研討會(hui) 中發言聲稱,大眾(zhong) 早在1993年就已將激光運用到車身製造上,而首次大規模生產(chan) 應用則是在96年進行的車頂焊接。
到97年,已有三個(ge) 車型擁有激光焊接的車頂。隨著時間的推移,更多的車型和更多的應用方法加入了這個(ge) 行列。據Klaus Loeffler博士稱,如今,要說哪種車型的總成使用了最多的激光製造技術,那麽(me) 無疑當屬大眾(zhong) 的Golf V。該車型竟擁有總長達70米的激光焊接縫,這個(ge) 不能不令人驚異。沒有哪種車型能和其相比。那麽(me) 這是否意味著點焊已經從(cong) Golf車型中消失了呢?不,Loeffler回答說,Golf V車型仍然有大約1,400個(ge) 點焊(相比之下,Golf IV車型的點焊多達4,608 個(ge) ,而激光焊接總長隻有1.4米)、電弧焊接(7 米)和膠粘劑(30米)。他承認,Golf V車型實際上“或多或少還是以點焊為(wei) 設計出發點”,這就意味著開發下一車型時,公司將有空間進行進一步的結構改進(Golf V與(yu) 其前任車型相比,增加了超過80%的靜態抗扭剛度,超過15%的動態抗扭剛度,和超過35%的動態撓度)和減重處理(減少的邊緣寬度促進金屬板大量減少)。大眾(zhong) 並不隻將激光應用於(yu) 焊接,還分別應用於(yu) 釺焊和切割。在大眾(zhong) 的沃爾夫斯堡工廠裏,舉(ju) 例來說,有150台4千瓦Nd:YAG激光器(據trumpf數據顯示),1台1千瓦Nd:YAG激光器(據trumpf數據顯示),250個(ge) 激光焊接頭,和3個(ge) 激光切割頭。雖然大眾(zhong) 使用激光的優(you) 勢主要體(ti) 現在沃爾夫斯堡工廠,Loeffler說道,但是激光設備在整個(ge) 集團中卻都有使用,無論這些工廠是處於(yu) 低成本地區還是處於(yu) 高成本地區。因而,您能在從(cong) 比利時到南非的各個(ge) 地區中都能看到他們(men) 。
汽車以每小時100個(ge) 工序的速度生產(chan) 。無疑,生產(chan) 的正常運轉是極為(wei) 重要的。 但是,Loeffler認為(wei) 這個(ge) 已經不成問題,估計正常運行率已超出99%。“保持高效以獲得時間”。應當值得注意的是,設備操作人員既非科學家,也不是光學工程師,他們(men) 隻是接受過設備操作培訓的普通人。在操作人員對於(yu) 操作流暢度的重要性演講中,Loeffler說道,“工人必須感覺是他們(men) 擁有了這些係統”。雖然也許他說的不盡客觀,他形容說激光處理是“我們(men) 工廠中最值得信賴的工序,”並說,“這些技術都已被驗證。”。
車身焊接使用激光係統的一大好處是設備具有天生的強大柔性。例如,大眾(zhong) 開發了一種擁有14個(ge) 激光設備的結構平台,不僅(jin) 可以為(wei) Golf焊接(5,340mm)和鍍銅(3,400mm),還可以處理VW車型中小到Lupo(“三公升”汽車, 這麽(me) 說是因為(wei) 它每行駛100km需耗燃油約三公升)大到Touareg SUV(在Cayenne的保時捷汽車公司,激光焊接也被用於(yu) Touareg底盤拚接)。結構平台對地麵麵積的要求比類似的點狀焊接設備要少40%。另外,Loeffler指出, 也可以使用某個(ge) 平台的激光發生器為(wei) 同類平台提供裝載/固定/卸載工作,因此可充分利用加工設備。
沿著主生產(chan) 線配置激光機器人。Loeffler說正如他們(men) 將4千瓦YAG激光器進行了標準化,他們(men) 同時也規範了配備夾具的激光頭的使用(夾具類型包括:輪狀夾具,雙輪夾具,對開輪夾具,還有單指形與(yu) 雙指形夾具)。同樣,它的好處是可使設備很容易加工與(yu) 現有產(chan) 品不同的其他產(chan) 品。另外,換產(chan) 品時間也得以縮短到最低。
汽車製造的另一個(ge) 問題是公差疊加問題。在這點上,Golf和其他車型一樣。Loeffler稱這個(ge) 問題已經解決(jue) ,例如在安裝前保險杠安裝板時使用了一個(ge) 元件,可對車身進行光學測量以確定尺寸,接著激光在前端切開足夠長的軌道,然後將安裝板準確到位地焊接上去。Loeffler將之形容為(wei) “最令人讚歎的激光元件”,這個(ge) 形容並不為(wei) 過。
雖然激光技術並不便宜,據Loeffler的推測,四年之後就能收回預期的投資。VW不僅(jin) 在激光設備的數目上大大增加(目前已添置到450台,這已經遠遠領先於(yu) 其他汽車製造廠商),而且Loeffler的目光已經投向了下一代激光設備。他在尋找一種6kw的設備,其效率可達20%,光束質量達到6mm*mrad,可在長達100m的光纜中靈活傳(chuan) 送,正常運行時間達99.9%,而修理時間不超過30分鍾。
激光塑料焊接越來越受到醫療製造產(chan) 業(ye) 的青睞。這種創新性焊接技術不僅(jin) 提供了全新的選擇,為(wei) 產(chan) 品設計和生產(chan) 帶來了更大靈活性,而且與(yu) 安全清潔的生產(chan) 製程完全兼容。塑料焊接是一種清潔、絕對無粉塵的接合技術,因此醫療產(chan) 業(ye) 對其尤其感興(xing) 趣。傳(chuan) 統接合技術,如超聲波焊接,或者膠水粘接技術,不能達到產(chan) 品在清潔方麵日益提升的標準要求。超聲波焊接的加工方法不能滿足在焊接區域無任何粉塵汙染的要求。膠水粘接使用的粘合劑也很難保證醫療產(chan) 品對清潔衛生的要求。
透射激光焊接取得成功的另一個(ge) 因素是醫療產(chan) 品越來越小型化。醫用微流控器件和診斷設備所要求的精度隻有激光技術才能達到。與(yu) 那些無法焊接精細微流控器件的傳(chuan) 統焊接方法不同,現今常規而價(jia) 格不貴的激光設備,例如配備了掃描電鏡的激光設備,可以輕易達到規定的效果。光纖激光或光纖耦合二極管激光加工的焊縫寬度達到微米級,同時不影響焊縫形狀的靈活性和焊接麵積的大小。該工藝特別適用於(yu) 醫療領域,因為(wei) 利用集成的熔化軌跡監測係統或高溫計監控係統提供的信息,每個(ge) 產(chan) 品加工過程中的工藝參數都被記錄存檔。
激光塑料焊接對於(yu) 許多醫療應用來說已是不可或缺,包括一次性使用的分析用容器、血液過濾器、旋轉焊接的傳(chuan) 感器、各種細胞培養(yang) 器皿等等。
依靠先進的設備和在醫療技術方麵多年積累的經驗,LPKF可以提供獨立工作站和生產(chan) 線用全自動生產(chan) 設備,所有設備均可滿足最高標準的潔淨室要求。也可以按照客戶要求使用特殊材料,例如獲認證的符合潔淨室要求的鋼材料,且可為(wei) 客戶定製設備。
激光塑料焊接技術為(wei) 醫療產(chan) 業(ye) 提供了一個(ge) 相較於(yu) 傳(chuan) 統接合技術更具經濟性的選擇。盡管該項技術相對較新,但經濟性更高,而且具有高可靠性和高清潔性。工程學的發展趨勢,包括產(chan) 品更加小型化的發展趨勢,更加顯示出激光塑料焊接技術在未來的應用領域裏潛力巨大。
透射激光焊接的原理是將對激光透明的材料與(yu) 另一種吸收激光的不透明材料焊接在一起。激光束透過對激光透明的部件,聚焦在吸收激光能量的部件表麵,並將其熔化。吸收激光能量的部件產(chan) 生的熱量通過熱傳(chuan) 導使透明部件也被熔化,並在特定壓力下使兩(liang) 個(ge) 部件焊接在一起。具有非介入性,無摩擦震動等特點。這種焊接方式高效、安全、可靠,對醫療產(chan) 品應用意義(yi) 尤其重大。
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