دستگاه جوش لیزری در صنعت خودرو

بیش از چهار دهه پیش، لیزرها به وجود آمدند و قابلیت‌های قدرتمندی را نشان دادند که جهان را به وجد آورد. پس از سال ها توسعه، فناوری لیزر در زمینه های مختلف نفوذ کرده و نقشی حیاتی ایفا کرده است. در صنعت خودرو، فناوری لیزر حتی منحصر به فردتر است، جوشکاری لیزر، حفاری لیزری، مارک لیزری به طور گسترده ای استفاده می شود.

1. تعریف تکنولوژی لیزر
لیزر یک منبع نور جدید در دهه 1960 است. با تک رنگی خوب، جهت گیری قوی، روشنایی بالا و سایر ویژگی ها. هزاران ماده لیزری با طول موج های مختلف از اشعه ایکس نرم تا مادون قرمز دور کشف شده اند. فناوری لیزر از آینه های پلاریزه برای انعکاس پرتو تولید شده توسط لیزر استفاده می کند به طوری که در یک دستگاه فوکوس متمرکز می شود تا پرتویی از انرژی بسیار زیاد تولید کند. اگر نقطه کانونی به قطعه کار نزدیک باشد، اسب کار ذوب می شود و در عرض میلی ثانیه تبخیر می شود، اثری که می تواند در فرآیند جوشکاری استفاده شود.

2. امکان سنجی تکنولوژی جوش لیزری
لیزرها به طور کلی بر اساس مواد کاری مختلفی که نور لیزر را تولید می کنند، عمدتاً لیزرهای نیمه هادی (GaAs، InP و غیره)، لیزرهای حالت جامد (Nd: YAG و غیره)، گاز (CO2، He-Ne و غیره) طبقه بندی می شوند. ) لیزر، لیزر مایع (رنگ های قابل تنظیم و غیره)، لیزرهای شیمیایی، لیزرهای الکترون آزاد و غیره. در میان آنها، لیزرهای گازی از گاز یا بخارات فلزی به عنوان ذرات ساطع کننده نور استفاده می کنند و این دسته از لیزرها با بیشترین تنوع، متنوع ترین حالت های تحریک، وسیع ترین ناحیه توزیع طول موج لیزر، ساده ترین راه برای تحقق پیوسته پرقدرت است. خروجی و پرکاربردترین. لیزر حالت جامد برای تولید ذرات لیزری دوپ شده در ماتریس جامد است که غلظت آنها از گاز بیشتر است و بنابراین می تواند یک خروجی انرژی لیزر نسبتاً بزرگ، با انرژی زیاد، توان پیک بالا، فشرده، جامد و بادوام به دست آورد. به زودی. جوش لیزری در اصل بر روی استفاده از این دو لیزر مواد تحریک شده است.

کاربرد فناوری جوش لیزری در زمینه تولید به طور پیوسته در حال رشد بوده است، از پالس به پیوسته، از توان کم به توان بالا، از صفحه نازک به قطعات ضخیم، از تک درز ساده تا اشکال پیچیده، جوش لیزری در فرآیند تکامل پیوسته. به تدریج به یک فناوری پردازش مدرن بالغ تبدیل می شود. جوشکاری لیزری به جوشکاری لیزری پالسی و جوش لیزری پیوسته تقسیم می شود و در جوشکاری پیوسته می توان به جوشکاری رسانش حرارتی و جوشکاری با نفوذ عمیق تقسیم کرد. با بهبود توان خروجی لیزر، به ویژه ظهور لیزر پرقدرت CO2، فناوری نفوذ عمیق لیزر در داخل و خارج از کشور به سرعت توسعه یافته است، بزرگترین نسبت عمق به عرض جوش به 12:1 رسیده است، مواد جوش لیزری از توسعه عمومی فولاد نرم به جوش امروزی ورق گالوانیزه، آلومینیوم، تیتانیوم، مس و مواد سرامیکی، سرعت جوش لیزری به ده ها متر در دقیقه رسیده است، فناوری جوش لیزری به طور فزاینده بالغ شده است، و تعداد زیادی کاربرد در خط تولید در خط تولید خودرو مانند جوش دنده، کف خودرو و اجزای ساختاری (از جمله بدنه در) جوشکاری پرسرعت و مزایای اقتصادی و اجتماعی زیادی به دست آورده است.

طبق آمار مربوطه، در اروپا و کشورهای صنعتی پیشرفته ایالات متحده، 50 درصد -70 درصد قطعات خودرو با پردازش لیزری تکمیل می‌شود. که عمدتاً جوشکاری لیزری و مبتنی بر برش است، جوشکاری لیزری در صنعت خودروسازی به یک فرآیند استاندارد تبدیل شده است. جوشکاری لیزری برای پانل‌های بدنه می‌تواند ضخامت‌های متفاوتی داشته باشد و لایه‌های پوشش سطحی متفاوتی از صفحه فلزی را با هم جوش داده و سپس مهر زنی داشته باشد، به طوری که ساختار پانل را می‌توان برای دستیابی به معقول‌ترین ترکیب فلزی ساخت. سرعت جوشکاری لیزر حدود 4.5 متر در دقیقه است و تغییر شکل کمی وجود دارد و پردازش ثانویه را حذف می کند. جوشکاری لیزری فرآیند جایگزینی قطعات آهنگری با قطعات مهر شده را تسریع می کند. استفاده از جوش لیزری باعث کاهش عرض لپ و برخی از قطعات تقویت کننده می شود و همچنین حجم قسمت های ساختاری خود بدنه را فشرده می کند. این به تنهایی وزن بدن را 56 کیلوگرم کاهش می دهد. جوش لیزری برای جوشکاری پوسته ها و قاب های سقف و برای جوشکاری روکش های مبدل انتقال که با CNC کنترل می شوند، با زمان چرخه حدود 16 ثانیه و زمان واقعی جوش تنها 3 ثانیه استفاده می شود و می توان به طور مداوم کار کرد. 24 ساعت شبانه روز. برای جوش دادن مجموعه و شاسی انتقال خودروهای کوچک، سرعت جوشکاری پرتو لیزر، آسان برای خودکار و آسان برای کنترل و ادغام در یک سیستم تولید انعطاف پذیر، پرتو لیزر برای بهبود طراحی محصول و چرخه تولید سازنده، کاهش نرخ ضایعات محصولات نهایی استفاده می شود. .

3. دستگاه جوش لیزری در صنعت خودرو
استفاده از جوش لیزری می تواند مزایای اقتصادی زیادی برای صنعت خودروسازی به همراه داشته باشد، مانند مونتاژ بدنه در تعداد زیادی جوش نقطه ای، دو سر جوش در لبه جوش قطعه کار، عرض فلنج به 16 میلی متر نیاز دارد و جوش لیزری است. یک جوش یک طرفه، فقط 5 میلی متر، جوش نقطه ای برای جوش لیزری، هر ماشین می تواند 4 0 کیلوگرم فولاد را ذخیره کند. با جوش سنتی نقطه جوش دو قطعه از 0.8 میلی متر قطعات مهر زنی ورق فولادی، میانگین 20 نقطه در دقیقه، فاصله جوش 25 میلی متر است، یعنی سرعت 0.5 متر در دقیقه، با سرعت جوش لیزری می تواند به 5 متر در دقیقه یا بیشتر برسد. استفاده از فناوری جوش لیزری، نه تنها برای کاهش هزینه ها، بلکه تا حد زیادی راندمان تولید را بهبود می بخشد. در حال حاضر، مجموعه ای از سیستم ربات پردازش لیزری کلاس کیلووات تا زمانی که صدها هزار دلار هزینه دارد، ایمنی و قابلیت اطمینان لیزر جدید نیز تضمین شده است، میزان خرابی آن تنها 2 درصد است، اقدامات حفاظتی نیز بسیار قابل اعتماد هستند. . جوشکاری لیزری مستلزم تطابق نزدیک بین سطح تماس قطعه کار است که درک آن در این فرآیند آسان نیست، اما روش های گیره پیشرفته فعلی و مناسب برای طراحی فلنج جوشکاری لیزری است به طوری که این مشکل حل شده است، بلوغ تدریجی فناوری جوش لیزری باعث می شود خودروسازان بزرگ بدون استثنا برای جوشکاری لیزری خط تولید خودرو اعمال شوند.

ایالات متحده اولین لیزرهای پرقدرت معرفی شده در صنعت خودرو است، در مرکز صنعت خودرو ایالات متحده در منطقه دیترویت بیش از 40 ایستگاه پردازش لیزری برای برش قطعات فلزی خودرو و جوش دنده وجود دارد، به طوری که اصلاح خودرو از 5 سال به 2 سال کاهش یافت. جنرال موتورز ایالات متحده 22 خط تولید پردازش لیزر را اتخاذ کرده است، شرکت فورد موتور ایالات متحده با استفاده از لیزر Nd: YAG با ربات های صنعتی ترکیب شده است تا بدنه سدان را جوش دهد، تا حد زیادی هزینه ساخت را کاهش دهد، سه شرکت بزرگ خودروسازی ایالات متحده در سال 2000، وجود دارد. 50 درصد از خط تولید جوش نقطه ای مقاومتی با خط تولید جوش لیزری جایگزین شد. در ژاپن، کاربرد موفقیت آمیز جوش لیزری در خط تولید برای توجه جهانیان، مانند در ساخت بدنه خودرو در اجرای جوشکاری لیزری قالب گیری مهر زنی ورق فولادی نازک از روش های جدید، و در حال حاضر بیشتر خودروهای جهان شده است. تولیدکنندگان از این روند پیروی کنند. بسیاری از شرکت های خودروسازی پیشرو در جهان خط تولید جوش لیزری ویژه ای ساخته اند: خط تولید جوش کف ماشین فولاد تیسن، خط تولید پردازش لیزر دنده کارخانه خودروسازی فولکس واگن، کارخانه خودروسازی مرسدس بنز در کارخانه 18 در 8 کارخانه نصب تجهیزات پردازش لیزری.

دستگاه جوش لیزری در صنعت خودرو به ویژه برای جوشکاری بدنه خودرو و جوشکاری قطعات با هم استفاده می شود. برای پاسخگویی به تقاضای بازار و مشتریان، بهبود بدنه و فرآیند ساخت بسیار ضروری است و ارزش بدنه خودرو در حدود 1/5 ارزش کل خودرو، استفاده از فرآیند جوش لیزری است تا بدنه مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر خستگی می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد، کیفیت خودرو را بهبود بخشد. جوشکاری لیزری به دلیل استفاده از کنترل کامپیوتری، از انعطاف پذیری و تحرک قوی برخوردار است، می تواند به شکل خاصی از پانل های درب، گلگیرها، چرخ دنده ها، پانل ابزار و سایر قسمت های جوشکاری و همچنین تکمیل سقف و کناره ها باشد. از خودرو، قاب موتور و قاب رادیاتور و سایر قسمت های مونتاژ، اگر با سیستم انتقال فیبر نوری و دست رباتیک همراه باشد، می توانید خط مونتاژ خودکار خودرو را درک کنید. استفاده از گیربکس فیبر نوری حدود 3 کیلووات Nd: لیزر پیوسته YAG، با سیستم جوش نقطه ای، و فیکسچرهای خط تولید، می تواند به هدف جوشکاری خودکار دست یابد، جنرال موتورز، مرسدس بنز و غیره این سیستم مورد استفاده در خط تولید را اتخاذ کرده اند. از جدیدترین مدل ها، سیستم جوش لیزری تقریباً می تواند به الزامات پردازش کامل برسد، از نظر کارایی، اقتصاد، ایمنی، استحکام، مقاومت در برابر خوردگی عملکرد عالی دارد. در خط تولید جدیدترین مدل های خودرو از سیستم جوش لیزری استفاده می شود.

یک بدنه و شاسی خودرو از بیش از 300 نوع قطعه تشکیل شده است، استفاده از جوش لیزری تقریباً می تواند بدون در نظر گرفتن ضخامت، درجه، نوع، درجه مواد جوش داده شده به یکدیگر برای ایجاد اشکال مختلف قطعات باشد، و انعطاف پذیری را تا حد زیادی بهبود بخشد. از طراحی خودرو اتصال بیلت در تجزیه و تحلیل کامل ساختار بدنه بر اساس بهینه سازی طراحی اجزا است، به طوری که می توان چند جوش بیلت معمولی از چند نوع بیلت را انجام داد که تعداد قالب ها را به شدت کاهش می دهد و استفاده از آن را افزایش می دهد. مواد، بلکه در استحکام نیازهای مختلف قطعات مختلف شمش با ضخامت های مختلف را می توان در قالب گیری مهر زنی برای کاهش وزن و بهبود دقت استفاده کرد، بلکه باعث می شود مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد ایمنی تا حد زیادی بهبود یافته است! ساختار بدنه نیز بسیار ساده شده است. خط تولید محفظه جانبی تویوتا از فناوری جوشکاری جوشکاری استفاده می‌کند، که تعداد قالب‌ها را به چهار قالب، میزان استفاده از مواد 65 درصد به اضافه سایر قطعات می‌رساند، به طوری که هزینه هر خودرو بیش از 30 دلار آمریکا کاهش می‌یابد و به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. مزایای خودروسازان

در حال حاضر در کشورهای خارجی آلمان فولکس واگن در AudiA6، GolfA4، Passat و سایر برندهای سقف جوش لیزری، BMW، جنرال موتورز در قسمت بالای قاب نیز از جوش لیزری، جنرال موتورز، تویوتا، فورد، بی ام و، فیات، مرسدس بنز، فولکس واگن در فناوری صفحه اتصال لیزری استفاده می شود، سه بزرگ ایالات متحده، مرسدس بنز آلمان از اجزای انتقال جوش لیزری استفاده می کند. فولکس واگن، جنرال موتورز، مرسدس بنز، نیسان از فناوری برش لیزری، فیات و تویوتا با پوشش لیزری دریچه های خروجی موتور، میل بادامک موتور فولکس واگن برای دستیابی به درمان سخت شدن سطح لیزری استفاده کردند.

در کشور، از مدل های داخلی با کیفیت بالا، مانند: پاسات، بیوک، آئودی و غیره برای جوشکاری لیزری استفاده می شود تا جوشکاری لیزری در تبدیل داخلی شروع به استفاده از فناوری جوش لیزری، اولین در کشور به استفاده از فناوری جوش لیزری (به جای جوشکاری لیزری)، در خط مقدم FAW-Volkswagen قرار دارد، در حالی که برخی از خودروسازان داخلی به تدریج شروع به استفاده از این فناوری کرده اند. فن آوری لیزر در حال حاضر در کاربرد FAW، FAW Volkswagen AudiA6 بالا و پوشش پشت BORA با استفاده از جوش لیزری، Sagitar (Sagitar) در بالای بدنه، پوشش پشتی و سایر قسمت های تکنولوژی جوش لیزری، طول جوش بیش از 30 متر. FAW از تجهیزات استفاده شده برای لیزر HassYAG 3KW آلمان و ربات Kuka، قطعات روکش بدنه سدان شرکت FAW Car Company با استفاده از برش لیزری، استفاده از تجهیزات برای دستگاه پردازش لیزر سه بعدی CO2 پنج محوره ARNOLD 3KW آلمان، کفشک ترمز کارخانه قطعات شاسی FAW با استفاده از لیزر. سخت شدن، استفاده از تجهیزات برای دستگاه پردازش لیزر داخلی 2KW CO2، قطعات صفحه نازک مرکز قالب FAW برای برش لیزر، استفاده از تجهیزات برای دستگاه پردازش لیزر داخلی 1.5KWCO2. با بلوغ فناوری جوش لیزری و کاهش قیمت دستگاه جوش لیزری، چری خودرو چین نیز شروع به استفاده از فناوری جوش لیزری کرد.

4. چشم انداز فناوری لیزر

تکنولوژی جوش لیزری بر روی فرآیند جوشکاری سنتی خودرو تاثیر شرکت‌های بزرگ خودروسازی را نسبت به این موضوع بسیار مثبت به ارمغان آورده است، استفاده از فناوری‌های جدید به معنای رقابت قوی‌تر، به‌ویژه رقابت وحشیانه در صنعت خودروسازی است. فناوری جوش لیزری در جوشکاری آلومینیوم، قطعات جوش داده شده به جای ریخته گری و کاربرد جوشکاری ساختار قاب تمام بدن از بزرگترین آینده، تولید کنندگان لیزر باید از فرصت های تجاری در تحرک، حجم و سایر جنبه های لیزر لیزر با فیبر نوری استفاده کنند. لیزر انتقال، به طوری که لیزر برای نیازهای خط تولید خودرو مناسب تر است. برخی از تولیدکنندگان داخلی محصولات لیزری به تدریج متوجه این موضوع شده‌اند، مانند Hubei Optical Optical Systems Co., Ltd. تولید دستگاه جوش لیزری پالس Nd: YAG با استفاده از فوکوس کوپلینگ فیبر نوری، آسان برای استفاده، سر لیزر می‌تواند بسیار دور باشد. منطقه جوشکاری، عملکرد لیزر پایدار و قابل اعتماد، عمر طولانی است، بلکه با استفاده از سیستم سنتی نوری سنتی، لیزر می تواند جوشکاری لیزری، برش لیزری و پانچ، هر دو باشد. یک دستگاه چند منظوره، به ویژه مناسب برای کارگاه پردازش لیزر و خط تولید خودکار.

5. خلاصه

صنعت خودرو قرن بیست و یکم مطابق با حالت تولید مدولار انعطاف پذیر به نیازهای کاربر قدم می گذارد، فناوری پردازش سنتی نمی تواند نیازهای حالت تولید جدید را برآورده کند، که به کاربرد گسترده فناوری جوش لیزری فرصتی را می دهد. فناوری جوش لیزری و سایر فناوری های پردازش لیزری در زمینه خودرو پیشرفت بیشتری خواهد داشت و به یک روش پردازش مهم در صنعت خودرو تبدیل می شود.