Como soporte doutras pezas do automóbil, a tecnoloxía de fabricación da carrozaría determina directamente a calidade xeral de fabricación do automóbil. No proceso de fabricación de carrozarías, a soldadura é un proceso de produción importante. As tecnoloxías de soldadura que se empregan actualmente para a soldadura de carrozarías inclúen principalmente a soldadura por puntos por resistencia, a soldadura con protección por gas inerte fundido (soldadura MIG) e a soldadura por arco con protección por gas activo fundido (soldadura MAG), así como a soldadura láser.
Como tecnoloxía de soldadura avanzada con integración óptico-mecánica, a tecnoloxía de soldadura láser ten as vantaxes dunha alta densidade de enerxía, unha velocidade de soldadura rápida, unha baixa tensión e deformación de soldadura e unha boa flexibilidade en comparación coa tecnoloxía tradicional de soldadura de carrozarías.
A estrutura da carrozaría dun automóbil é complexa e as pezas da carrozaría son principalmente compoñentes de paredes finas e curvas. A soldadura de carrozarías enfróntase a dificultades de soldadura, como variacións nos materiais da carrozaría, grosores variables das pezas da carrozaría, diversas traxectorias de soldadura e formas de unión. Ademais, a soldadura de carrozarías de automóbiles ten altos requisitos en canto á calidade e eficiencia da soldadura.
Baseándose en parámetros de proceso de soldadura axeitados, a soldadura por láser pode garantir unha alta resistencia á fatiga e tenacidade ao impacto das pezas clave da carrozaría ao soldar, garantindo así a calidade e a vida útil da soldadura da carrozaría. A tecnoloxía de soldadura por láser pode adaptarse á soldadura de pezas de carrozaría con diferentes formas de unión, diferentes grosores e diferentes tipos de materiais, satisfacendo a demanda de flexibilidade na fabricación de carrozarías. Polo tanto, a tecnoloxía de soldadura por láser é un medio técnico importante para lograr un desenvolvemento de alta calidade da industria do automóbil.
Proceso de soldadura láser para carrozarías de automóbiles
Principio do proceso de soldadura por fusión profunda láser: cando a densidade de potencia do láser alcanza un certo nivel, a superficie do material vaporízase, formando así un burato de fechadura. Cando a presión de vapor do metal dentro do burato alcanza un equilibrio dinámico coa presión estática e a tensión superficial do líquido circundante, o láser pode irradiar a través do burato de fechadura ata o fondo do burato e, co movemento do raio láser, fórmase unha soldadura continua. No proceso de soldadura por fusión profunda láser, non é necesario engadir fluxo auxiliar nin recheo para soldar o propio material da peza nunha soa.
A costura de soldadura obtida mediante soldadura por fusión profunda con láser é xeralmente lisa e recta con pequenas deformacións, o que favorece a mellora da precisión de fabricación da carrozaría. A resistencia á tracción da soldadura é alta, o que garante a calidade da soldadura da carrozaría. A velocidade de soldadura é rápida, o que favorece a mellora da eficiencia da produción de soldadura.
No proceso de soldadura de carrozarías, o uso do proceso de soldadura por fusión profunda láser pode reducir significativamente o número de pezas, moldes e ferramentas de soldadura, o que reduce o peso morto da carrozaría e os custos de produción. Non obstante, o proceso de soldadura por fusión profunda láser é menos tolerante á separación de montaxe das pezas a soldar, e esta debe controlarse entre 0,05 e 2 mm. Se a separación de montaxe é demasiado grande, produciranse defectos de soldadura como a porosidade.
A investigación actual demostra que na soldadura de carrozarías do mesmo material, ao optimizar os parámetros do proceso de soldadura por fusión profunda láser, é posible obter unha soldadura con boa formación superficial, menos defectos internos e excelentes propiedades mecánicas. As excelentes propiedades mecánicas da soldadura poden cumprir os requisitos de uso dos compoñentes soldados da carrozaría. Non obstante, na soldadura de carrozarías, o aceiro de aliaxe de aluminio como representante do proceso de soldadura por fusión profunda láser de metal heteroxéneo non está maduro, aínda que engadindo unha capa de transición pódese obter un excelente rendemento da soldadura, pero o mecanismo de influencia dos diferentes materiais da capa de transición no mecanismo de influencia da capa IMC e o seu efecto na microestrutura do mecanismo de soldadura non está claro, polo que se necesita un estudo máis profundo.
Proceso de soldadura de recheo de fío láser para carrozaría de automóbiles
O proceso de soldadura por recheo láser baséase no seguinte principio: unha unión soldada fórmase preenchendo a soldadura cun arame específico ou alimentando o arame simultaneamente durante o proceso de soldadura por láser. Isto equivale a alimentar unha cantidade aproximadamente homoxénea de material de arame no baño de soldadura durante a soldadura por fusión profunda con láser. O diagrama seguinte mostra o proceso de soldadura por recheo láser.
En comparación coa soldadura por fusión profunda con láser, a soldadura por recheo con láser ten dúas vantaxes na soldadura de carrozarías: en primeiro lugar, pode mellorar significativamente a tolerancia da separación de montaxe entre as pezas da carrozaría a soldar e resolver o problema do requisito de separación de bisel elevada para a soldadura por fusión profunda con láser; en segundo lugar, pode mellorar a distribución do tecido na área de soldadura mediante o uso de arames con diferente contido de composición e, a continuación, regular o rendemento da soldadura.
No proceso de fabricación de carrozarías, o proceso de soldadura por recheo láser úsase principalmente para soldar pezas de aliaxe de aluminio e aceiro da carrozaría. Especialmente no proceso de soldadura de pezas de aliaxe de aluminio da carrozaría, a tensión superficial do baño fundido é pequena, o que pode levar facilmente ao colapso do baño fundido, mentres que o proceso de soldadura por recheo láser pode resolver mellor o problema do colapso do baño fundido a través da fusión do arame no proceso de soldadura láser.
Proceso de soldadura láser de carrocerías de automóbiles
O proceso de soldadura por láser baséase no seguinte principio: usando un láser como fonte de calor, o raio láser é enfocado e irradiado sobre a superficie do arame, o arame fúndese, o arame fundido gotea e enche a peza a soldar, e prodúcense efectos metalúrxicos como a fusión e a difusión entre o material de soldadura e a peza, unindo así a peza. A diferenza do proceso de soldadura por recheo láser, o proceso de soldadura por láser só funde o arame e non a peza a soldar. A soldadura por láser ten unha boa estabilidade de soldadura, pero a resistencia á tracción da soldadura resultante é baixa. A figura 3 mostra a aplicación do proceso de soldadura por láser na soldadura da cuberta do maleteiro dun automóbil.
No proceso de soldadura de carrozarías, o proceso de soldadura por láser úsase principalmente para soldar as pezas da carrozaría que non requiren unha alta resistencia nas unións, como a soldadura entre a tapa superior e os laterais, a soldadura entre a parte superior e inferior da tapa do maleteiro, etc. A tapa superior de VW, Audi e outros modelos de gama media e alta empregan o proceso de soldadura por láser.
Os principais defectos nas unións soldadas por láser das carrozarías dos automóbiles inclúen o roído dos bordos, a porosidade, a deformación das soldaduras, etc., e os defectos pódense suprimir significativamente regulando os parámetros do proceso e empregando o proceso de soldadura láser multifoco.
Proceso de soldadura composta por arco láser de carrozaría de automóbiles
O principio do proceso de soldadura composta por arco láser é o seguinte: utilízanse dúas fontes de calor, láser e arco, para actuar simultaneamente sobre a superficie da peza a soldar, e a peza fúndese e solidifícase para formar unha costura de soldadura. O diagrama seguinte mostra o proceso de soldadura por arco láser.
A soldadura composta por arco láser combina as vantaxes da soldadura por láser e da soldadura por arco: en primeiro lugar, baixo a acción de dúas fontes de calor, pódese aumentar a velocidade de soldadura, a entrada de calor faise menor, a deformación da soldadura é pequena, mantendo as características da soldadura por láser; en segundo lugar, mellor capacidade de ponte, a tolerancia á fenda de montaxe é maior; en terceiro lugar, a velocidade de solidificación da piscina fundida faise máis lenta, o que favorece a eliminación de poros, gretas e outros defectos de soldadura, mellorando a organización e o rendemento da zona afectada pola calor. En cuarto lugar, debido ao arco, é capaz de soldar materiais con alta reflectividade e alta condutividade térmica, cunha gama máis ampla de materiais aplicados.
No proceso de fabricación de carrozarías de automóbiles, o proceso de soldadura composta por arco láser solda principalmente compoñentes de aliaxe de aluminio da carrozaría e metais diferentes de aliaxe de aluminio e aceiro, para o espazo de ensamblaxe das pezas máis grandes da soldadura, como a parte da porta do coche na localización da soldadura. Isto débese a que o espazo de ensamblaxe favorece o rendemento de ponte da soldadura composta por arco láser. Ademais, a tecnoloxía de soldadura composta por arco láser MIG tamén se aplica á posición da viga lateral do teito da carrozaría de Audi.
No proceso de soldadura de carrozarías, a soldadura composta por arco láser ten a vantaxe dunha gran tolerancia á fenda en comparación coa soldadura por láser único; non obstante, a soldadura composta por arco láser require unha consideración exhaustiva da posición relativa do láser e do arco, os parámetros da soldadura por láser, os parámetros do arco e outros factores. O comportamento de transferencia de calor e masa do proceso de soldadura por arco láser é complexo, especialmente a regulación da enerxía da soldadura de materiais heteroxéneos e o mecanismo de regulación do grosor e do tecido do IMC aínda non está claro e require un maior fortalecemento da investigación.
Outros procesos de soldadura láser de carrozarías de automóbiles
A soldadura por fusión profunda con láser, a soldadura por recheo con láser, a soldadura por láser e a soldadura composta por arco láser, entre outros procesos de soldadura, teñen unha teoría máis madura e unha ampla gama de aplicacións prácticas. A medida que aumentan os requisitos da industria do automóbil para a eficiencia da soldadura de carrozarías e a demanda de soldadura de materiais diferentes na fabricación lixeira, a soldadura por puntos láser, a soldadura por oscilación láser, a soldadura por feixe multiláser e a soldadura por voo láser gañaron atención.
Proceso de soldadura por puntos láser
A soldadura por puntos láser é unha tecnoloxía avanzada de soldadura por láser con vantaxes excepcionais de alta velocidade de soldadura e alta precisión de soldadura. O principio básico da soldadura por puntos láser é enfocar o raio láser nun punto da peza a soldar, de xeito que o metal nese punto se funda instantaneamente e, axustando a densidade do láser para lograr a soldadura por condución térmica ou o efecto de soldadura por fusión profunda, cando o raio láser deixa de funcionar, o metal líquido refluxe, solidifícase e forma unha unión.
Existen dúas formas principais de soldadura por puntos láser: a soldadura por puntos láser pulsada e a soldadura por puntos láser continua. O raio láser na soldadura por puntos láser pulsada ten unha enerxía máxima elevada, pero o tempo de acción é curto e úsase xeralmente para a soldadura de metais lixeiros como aliaxes de magnesio e aliaxes de aluminio. Na soldadura por puntos láser continua, o raio láser ten unha potencia media elevada e un tempo de acción láser longo e úsase principalmente para a soldadura de aceiro.
Na soldadura de carrozarías, en comparación coa soldadura por puntos por resistencia, a soldadura por puntos láser ten as vantaxes dunha traxectoria de soldadura por puntos sen contacto e autodeseñada, o que pode satisfacer a demanda de soldadura de alta calidade en diferentes espazos de solapamento de materiais de carrozarías.
Proceso de soldadura por oscilación láser
A soldadura por oscilación láser é unha nova tecnoloxía de soldadura láser que se propuxo nos últimos anos e que recibiu ampla atención. O principio desta tecnoloxía é conseguir unha oscilación rápida, ordenada e pequena do feixe láser integrando un espello oscilante no cabezal de soldadura láser, conseguindo así o efecto de axitar o feixe mentres avanza durante a soldadura láser.
As principais traxectorias de oscilación no proceso de soldadura por oscilación láser inclúen: oscilación transversal, oscilación lonxitudinal, oscilación circular e oscilación infinita. O proceso de soldadura por oscilación láser ten vantaxes significativas na soldadura de carrozarías, xa que o estado de fluxo do baño de fusión cambia significativamente pola oscilación do feixe láser, polo que o proceso pode eliminar defectos non fundidos, lograr un refinamento do gran e suprimir a porosidade na soldadura do mesmo material de carrozaría, e mellorar os problemas de mestura insuficiente de diferentes materiais e malas propiedades mecánicas da costura de soldadura na soldadura de materiais de carrozaría diferentes.
Proceso de soldadura por feixe multiláser
Actualmente, os láseres de fibra pódense usar para dividir un único feixe láser en varios feixes láser mediante un módulo de división de feixes instalado no cabezal de soldadura. A soldadura con feixe multiláser é equivalente á aplicación de varias fontes de calor no proceso de soldadura. Ao axustar a distribución de enerxía do feixe, diferentes feixes poden acadar diferentes funcións, como: o feixe con maior densidade de enerxía é o feixe principal, responsable da soldadura por fusión profunda; o subfeixe con menor densidade de enerxía pode limpar e prequecer a superficie do material e aumentar a absorción da enerxía do feixe láser polo material.
O proceso de soldadura por feixe multiláser pode mellorar o comportamento de evaporación do vapor de zinc e o comportamento dinámico do baño de masa fundida durante a soldadura de chapas de aceiro galvanizado, mellorar o problema de salpicaduras e aumentar a resistencia á tracción da costura de soldadura.
Proceso de soldadura láser en voo
A tecnoloxía de soldadura por voo láser é unha nova tecnoloxía de soldadura por láser con alta eficiencia de soldadura e deseño autónomo da traxectoria de soldadura. O principio básico da soldadura por voo láser é que cando o raio láser incide nos espellos X e Y do espello de escaneo, o ángulo do espello contrólase mediante programación autónoma para lograr a desviación do raio láser en calquera ángulo.
Tradicionalmente, a soldadura láser de carrozarías de automóbiles baséase principalmente no robot de soldadura para impulsar o cabezal de soldadura láser para un movemento síncrono para lograr o efecto de soldadura. Non obstante, o movemento alternativo repetitivo do robot de soldadura limita gravemente a eficiencia da soldadura de carrozarías debido ao gran número de soldaduras e á longa lonxitude das soldaduras. Pola contra, a soldadura por voo láser pódese conseguir dentro dun certo rango simplemente axustando o ángulo do reflector. Polo tanto, a tecnoloxía de soldadura por voo láser pode mellorar significativamente a eficiencia da soldadura e ten unha ampla perspectiva de aplicación.
Resumo
Co desenvolvemento da industria do automóbil, o futuro da tecnoloxía de soldadura de carrozarías seguirá desenvolvéndose tanto no proceso de soldadura como na tecnoloxía intelixente.
A carrozaría de automóbiles, especialmente a carrozaría de vehículos de nova xeración, está a desenvolverse na dirección do peso lixeiro. As aliaxes lixeiras, os materiais compostos e os materiais heteroxéneos usaranse máis amplamente na carrozaría de automóbiles, xa que o proceso de soldadura láser convencional ten dificultades para cumprir os seus requisitos de soldadura, polo que os procesos de soldadura de alta calidade e eficientes converteranse na tendencia de desenvolvemento futuro.
Nos últimos anos, os procesos emerxentes de soldadura por láser, como a soldadura por oscilación láser, a soldadura por feixe láser múltiple, a soldadura por voo láser, etc., estiveron na investigación teórica inicial e na exploración de procesos na calidade e eficiencia da soldadura. O futuro debe ser o proceso emerxente de soldadura por láser e materiais lixeiros de carrozarías, soldadura de materiais heteroxéneos e outros escenarios estreitamente combinados, o deseño da traxectoria de oscilación do feixe láser, o mecanismo de acción de enerxía do feixe láser múltiple e a mellora da eficiencia da soldadura por voo e outros aspectos da investigación en profundidade para explorar un proceso maduro de soldadura de carrozarías lixeiras.
A tecnoloxía de soldadura láser para carrozarías está a integrarse profundamente coa tecnoloxía intelixente. A detección en tempo real do estado da soldadura láser da carrozaría e o control por retroalimentación dos parámetros do proceso xogan un papel decisivo na calidade da soldadura. A tecnoloxía de soldadura láser intelixente actual úsase principalmente para a planificación e o seguimento da traxectoria previa á soldadura e a inspección de calidade posterior á soldadura. A investigación nacional e estranxeira na detección de defectos de soldadura e a regulación adaptativa dos parámetros aínda está nos seus inicios, e a tecnoloxía de control adaptativo dos parámetros do proceso de soldadura láser non se aplicou na fabricación de carrozarías.
Polo tanto, para a aplicación da tecnoloxía de soldadura láser nas características do proceso de soldadura de carrozarías, o futuro debería desenvolverse cun sistema avanzado de detección intelixente de soldadura láser con núcleo multisensor e un sistema de control de robot de soldadura de alta velocidade e precisión para garantir que a tecnoloxía intelixente de soldadura láser sexa en tempo real e precisa cada ligazón, a través da ligazón "planificación da traxectoria previa á soldadura - control adaptativo dos parámetros de soldadura, inspección de calidade posterior á soldadura en liña", para garantir un procesamento de alta calidade e eficiente.
A empresa de automatización láser Maven leva 14 anos centrada na industria do láser. Especializámonos en soldadura láser. Dispoñemos de máquinas de soldadura láser de brazo robótico, máquinas de soldadura láser automáticas de mesa, máquinas de soldadura láser portátiles. Ademais, tamén temos máquinas de soldadura láser, máquinas de corte por láser e máquinas de gravado con marcado láser. Temos moitos casos de solucións de soldadura láser. Se estás interesado, sempre podes contactar connosco.
Data de publicación: 09-12-2022
