激光焊接在汽车顶盖焊接中的应用
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激光焊接在汽车行业中的应用(上)美国三大汽车集团(通用、福特、克莱斯勒公司)、欧洲汽车制造公司(如RENAULT、VOLVO、AUDI、BENZ和BMW 公司)生产线上采用大量激光焊接机器人,德国大众公司在Audi A6、Golf A4、Passat 等品牌车型的车顶均采用激光焊接。
奔驰、宝马、大众、沃尔沃等众多国际知名汽车公司都已将激光焊接技术大量应用在车身制造工艺中,以保证产品质量和技术先进性,这意味着现代汽车制造已离不开激光焊接。
1、激光焊接介绍在汽车车身制造中,激光焊接应用较为成熟的是车顶激光焊和后盖激光钎焊技术以及坯板的拼板焊。
激光焊工艺具有减轻车身重量,增加车身刚性等优点。
激光焊与常规钎焊、CO2焊之比较,见表1。
表1 激光焊、钎焊与CO2焊的比较激光焊与电阻点焊在汽车生产中的应用比较见图1、图2。
可以看出,激光钎焊外观美观,可作为外观面处理,节省阻焊所需要的装饰条。
图1 顶盖激光钎焊与电阻点焊的比较图2 电阻点焊与激光钎焊在顶盖应用的外观对比图2、激光焊接汽车应用案例国外汽车品牌先后于上世纪八十年代逐步采用激光焊应用于汽车车身制造,国内武汉法利莱切割系统工程有限公司通过技术攻关,凭借自主品牌激光焊接设备,先后成功竞标神龙、江淮及通用项目,打破国外技术垄断。
激光焊接应用于汽车行业主要表现在以下几个方面:2.1 车顶激光钎焊图3 车顶与侧框外板的搭接示意图图4 车顶焊接示意图在车顶的机器人编程及焊接实践中,关键在与确定焦点的大小和相对位置。
如图4所示,锥形体代表入射激光,斑点代表落在焊缝表面的激光焦点,两个搭接的阴影块分别代表待焊的车顶和侧围零件。
调整聚焦镜组与焊缝上下的距离L就可以改变焦点的大小,调整左右的距离便可确定焦点相对于车顶和侧框的位置。
2.2 激光拼板焊激光拼焊板既是钢铁工业的延伸产品,又是汽车工业的重要原材料之一,在钢铁和汽车制造业中占有重要地位。
激光拼焊是将不同厚度、强度、材质钢板,“剪裁”成合适尺寸和形状的坯板,然后用激光焊接成能进行冲压的板材。
汽车制造中的顶盖激光焊接工艺(总结).doc 汽车制造中的顶盖激光焊接工艺(总结)一、引言汽车制造工艺的重要性激光焊接技术的发展背景顶盖焊接在汽车制造中的作用二、激光焊接技术概述激光焊接的基本原理激光焊接的特点和优势激光焊接在汽车制造中的应用范围三、顶盖焊接工艺的重要性顶盖结构对汽车性能的影响顶盖焊接质量对整车安全性的影响顶盖焊接在现代汽车制造中的地位四、顶盖激光焊接工艺流程材料准备顶盖材料的选择和特性焊接材料的准备焊接设备和参数设置激光焊接设备的介绍焊接参数的设定原则焊接过程焊接前的准备工作实际焊接操作步骤焊接过程中的监控和调整五、顶盖激光焊接技术的关键点焊接接头设计激光功率和速度控制焊接路径规划焊接过程中的保护措施六、顶盖激光焊接的质量控制焊接质量的评价标准常见焊接缺陷及其成因质量控制的方法和措施七、顶盖激光焊接的自动化与智能化自动化焊接系统的应用智能化焊接技术的发展未来焊接技术的展望八、案例分析典型汽车制造企业顶盖焊接工艺案例工艺实施的效果分析案例中的创新点和改进措施九、顶盖激光焊接工艺的挑战与对策材料特性对焊接工艺的影响高效率生产的需求与挑战环境保护和能效管理十、实习心得与体会实习过程中的学习与成长对激光焊接技术的深入理解对汽车制造行业的感悟十一、结论顶盖激光焊接工艺的总结评价工艺的发展趋势和前景对未来汽车制造工艺的建议参考文献列出参考的激光焊接技术书籍、汽车制造标准、相关研究论文等附录实习日志摘录焊接工艺流程图焊接质量检测报告个人学习笔记和心得。
激光钎焊在白车身顶盖焊接中的应用宋扬(神龙汽车有限公司,湖北武汉430056)摘要激光技术的竞争强化了激光焊接技术在汽车制造工业中的应用。
激光钎焊作为激光焊接技术的一种,以其优异的焊接质量、高效的焊接效率、稳定的焊接工艺、成熟的设备配套,易实现薄板外观件快速链接等突出优势,被越来越广泛地应用于国内外的汽车制造领域。
本文详细地阐述了激光钎焊的工作原理及其技术特点,并重点介绍了激光钎焊在汽车行业尤其是神龙汽车有限公司顶盖激光钎焊的工业化实践,包括激光钎焊的工艺流程、质量控制、经验反馈以及通过实践所总结出的对产品设计的要求。
关键字汽车、激光焊、工艺0前言激光钎焊的技术优势吸引了越来越多的汽车厂家及汽车焊接技术人才的关注。
推动激光钎焊在汽车行业的应用,将会使中国汽车行业焊接领域发生质的改变,因此我们有必要进行激光钎焊技术原理和工艺设计的研究。
本文结合神龙汽车有限公司B73/MX3项目顶盖激光钎焊工业化实例,向读者介绍激光钎焊在汽车顶盖焊接中的工业应用,以提供一定的技术经验和探讨空间。
1 激光钎焊工艺介绍1.1激光钎焊原理激光钎焊也称激光填丝钎焊(如图1),是在电弧钎焊的基础上发展起来的一种新的局部硬钎焊技术。
与激光熔焊不同,其焊接原理并不是直接利用激光束融化母材金属来实现焊接成型,而是利用激光光束作为热源,聚焦后的光束照射在填充的焊丝表面上,焊丝被光束能量加热,并熔化形成高温液态金属,液态金属浸润到被焊零件连接处,在适当的外部条件下,在界面层中生成均匀的固熔体及共晶组织,使之与工件间形成良好的冶金结合。
即工件间的连接是通过钎焊层实现的,而母材本身不会被激光严重熔蚀损伤,因此焊缝成形美观、质量稳定,焊后仅需简单处理甚至无需处理。
激光钎焊时一个独特的焊接冶金过程,除了有光和热,在焊接过程中还伴随着特有的声和电荷的产生。
这是因为激光的高能量输入使焊缝上方的环境气体及因受热气化的金属镀层蒸汽发生了电离,而焊缝上方的这层电离层被形象地称作等离子云。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用激光焊接技术是一种高效、精密的焊接方法,逐渐在汽车制造领域得到了广泛的应用。
在汽车制造过程中,顶盖是车身结构中一个重要的部分,激光焊接技术在汽车顶盖的生产中发挥着重要作用。
本文将对激光焊接技术在汽车顶盖的应用进行介绍和分析。
让我们来了解一下激光焊接技术的基本原理。
激光焊接是利用激光束的高能量来熔化金属,从而实现焊接的方法。
激光束的能量很容易被集中到一个小的区域,因此可以实现高精度的焊接。
在汽车制造中,特别是在顶盖的生产过程中,激光焊接技术可以大大提高生产效率和焊接质量。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用主要可以分为以下几个方面:1. 材料选择:汽车顶盖通常由金属材料制成,例如铝合金、镁合金等。
激光焊接技术对于这些金属材料都有很好的适应性,可以实现高质量的焊接。
2. 焊接工艺:激光焊接技术可以实现高速焊接,从而提高生产效率。
由于激光焊接的高能量聚焦特性,可以实现焊接接头的精确控制,从而提高焊接质量。
3. 自动化生产:激光焊接技术可以与自动化生产线结合,实现全自动的汽车顶盖生产。
这不仅降低了人工成本,还提高了生产效率和一致性。
4. 节能环保:激光焊接技术不需要额外的焊接材料,可以减少焊接过程中的污染物排放,符合节能环保的要求。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用可以大大提高汽车制造的生产效率和产品质量,同时还能降低生产成本和能源消耗,是一种非常理想的焊接方法。
激光焊接技术还具有以下优势:1. 高焊接质量:激光焊接可以实现高质量的焊接,焊缝成型好,焊接强度高。
2. 适应性广:激光焊接技术可以适应各种金属材料的焊接,包括铝合金、不锈钢、镁合金等。
3. 熔深小:激光焊接过程中热影响区小,熔深小,对工件变形影响小。
4. 自动化程度高:激光焊接可以与机器人等自动化设备结合,实现全自动化生产。
5. 环保节能:激光焊接不产生废气、废液,能源利用率高,符合节能环保要求。
基于以上优势,激光焊接技术在汽车顶盖的应用前景广阔。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用随着人们对汽车外观要求的不断提高和汽车轻量化的趋势,汽车顶盖的材料从钢铁逐渐向铝合金、碳纤维等轻量化材料转变。
而激光焊接技术正是针对这些轻量化材料的高精度、高效、无损连接技术之一,广泛应用于汽车顶盖的加工和制造过程中。
一、激光焊接技术的优势激光焊接技术利用高能量密度的激光束将焊接材料加热至熔化点以上,使其迅速熔化并形成均质化的焊缝,具有以下优势:1.高效:激光焊接速度快,焊接时间短,因此能够大幅度提高生产效率。
2.高精度:激光束的切割精度高,能够实现微小焊接。
3.无损:激光制造无需直接接触,无异物、无粉尘的加工过程避免了材料污染和损伤,避免了材料强度的下降。
4.灵活:可以用多种方式操纵激光束来适应各种不同形状的焊缝,同时方便自动化加工。
二、汽车顶盖制造中的典型应用1.汽车顶盖翼子板部分连接汽车顶盖常常由数个铝合金部件组成,它们需要被精确地连接起来,并且同时还需要保证优良的机械强度和密封性能。
激光焊接技术拥有精度高、速度快、无损、低热输入等特点,能够实现焊缝的优良质量,同时实现了零接头、不断材等连接方式,显著提高了顶盖在冲击、拉伸、压缩等方面的性能。
2.碳纤维复合材料顶盖板裁切碳纤维复合材料顶盖板外形复杂,同时要进行切割和带布加筋消声处理,在传统也会给出高度精度和高质量的要求的情况下,激光焊接技术在碳纤维激光切割上已得到了广泛应用。
激光切割具有狭窄的切口、切口质量好、高切割效率和自动化控制,避免了顶盖表面的切痕。
3.整车铝合金成形组件焊接激光焊接技术为汽车整车的铝合金成形组件焊接提供了巨大的应用前景。
目前,汽车整车中使用铝合金材料制造的构件越来越多,这需要高强度和高精度的焊接技术来保证零件之间的强度和精度。
激光焊接技术具有精度高、速度快、无损等特点,是非常适合用于汽车铝合金焊接的技术。
三、思考因此,激光焊接技术的应用不仅能够实现汽车顶盖的高质量焊接,缩短生产周期,节约成本,同时也有助于减轻环境污染、提高制造效率和生产线灵活性、提高汽车整体性能等。
激光焊接技术在汽车制造中的应用随着科技的不断进步,激光焊接技术在汽车制造中的应用越来越广泛。
激光焊接技术以其高精度、高效率、无损伤等特点,成为汽车制造领域不可或缺的一部分。
本文将从激光焊接技术的原理、应用案例和未来发展趋势等方面进行探讨。
激光焊接技术是一种利用高能激光束将材料熔化并连接在一起的技术。
它通过将激光束聚焦到极小的焦点,使材料表面瞬间达到高温,从而实现材料的熔化和连接。
相比传统的焊接方法,激光焊接具有更高的精度和速度。
在汽车制造中,激光焊接技术可以用于连接车身结构、车门、车顶、车底等部件,实现高强度、高质量的焊接。
激光焊接技术在汽车制造中的应用案例非常丰富。
例如,汽车车身的焊接是激光焊接技术的一个重要应用领域。
传统的车身焊接需要使用大量的螺栓和钢板连接,而激光焊接技术可以将车身各部分直接焊接在一起,减少了连接点,提高了车身的整体刚性和强度。
此外,激光焊接还可以实现车身的轻量化设计,降低车身重量,提高燃油经济性。
除了车身焊接,激光焊接技术还可以用于连接车门、车顶、车底等部件。
传统的车门焊接需要使用大量的螺栓和焊接点,而激光焊接可以实现无接缝的焊接,提高了车门的密封性和稳定性。
类似地,激光焊接还可以实现车顶和车底的无缝连接,提高了车辆的整体结构强度和刚性。
激光焊接技术在汽车制造中的应用不仅提高了汽车的质量和性能,还提高了生产效率。
激光焊接具有高速度、高精度的特点,可以实现快速、精确的焊接,大大缩短了焊接时间。
相比传统的焊接方法,激光焊接技术可以节省大量的人力和时间成本,提高了汽车制造的效率和竞争力。
未来,随着激光技术的不断发展,激光焊接技术在汽车制造中的应用还将继续扩大。
一方面,随着汽车行业对质量和性能的要求越来越高,激光焊接技术将成为汽车制造的主流焊接方法。
另一方面,随着激光技术的进一步发展,激光焊接技术的成本将进一步降低,使得更多的汽车制造企业可以采用激光焊接技术,提高生产效率和竞争力。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用激光焊接技术是一种将激光能量聚焦于工件表面,通过工件表面的能量吸收来实现焊接的高效技术。
它具有焊缝狭窄、热影响区小等优点,在汽车制造领域得到了广泛应用。
汽车顶盖作为汽车外部的重要部件,对其质量要求较高,激光焊接技术的应用能够有效提高汽车顶盖的质量和性能。
1. 焊接质量和性能更好:激光焊接技术可以实现焊缝的最小化,焊缝宽度可以控制在数毫米以下,能够有效提高焊接质量和性能。
与传统的焊接方法相比,激光焊接不需要使用焊接材料,也不会产生很多的焊渣和气味等副产品,减少了焊接辅助工艺步骤和后续处理工序,节约了生产成本和时间。
2. 技术适应性强:激光焊接技术适用于各种材料的焊接,包括有色金属、不锈钢、铝合金等。
而汽车顶盖通常由多种材料组成,激光焊接技术的广泛适用性使得它能够满足汽车顶盖不同材料的焊接需求。
3. 焊接速度快:激光焊接技术具有快速焊接的优势,焊接速度可以达到每秒数米,比传统焊接技术快几倍甚至几十倍。
在汽车制造过程中,焊接速度的提高可以大幅度提高汽车生产效率,降低生产成本。
4. 热影响区小:激光焊接技术通过激光束的高能量浓缩,能够快速加热焊接接触面,使得焊点迅速熔化并形成焊缝。
焊接过程中,激光焊接的热输入量小,热影响区也相应减小,可以有效避免因焊接过程中产生的热效应而引起的变形和应力集中等问题,在提高汽车顶盖的焊接质量的减少了后续工序的调整和修复工作。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用可以提高汽车顶盖的质量和性能,同时降低生产成本。
随着激光焊接技术的不断发展和创新,相信它在汽车制造领域的应用将会更加广泛,为汽车行业的发展带来更多的机遇和挑战。
94研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2018.09 (上)作为光学与金属学的结合,激光焊接技术的出现无疑是人类焊接领域的一大突破。
自20世纪60年代激光产生以来,与激光应用有关的一系列技术便取得了蓬勃的发展,其中,激光焊接技术从20世纪70年代开始运用到工业制造领域中,在汽车车身制造的顶盖焊接中更是取得了越来越广泛的应用。
由于激光本身具有较高的能量密度,当它用作焊接所需的光源时可以用较快的速度进行焊接和切割。
此外,激光焊接只需很小的加热范围和很窄的焊缝,用激光进行焊接时,材料仅需发生很小的形变,可以保持更为完整的形状。
随着激光焊接技术的不断更新和进步,相关设备与工艺的成本有了显著下降,而激光焊接的水平得到了不断提升,汽车制造的各个环节都开始广泛采用激光焊接技术,而在汽车顶盖焊接中,激光焊接更是凭借一系列技术优势逐渐成为汽车顶盖焊接领域的主流技术。
1 激光焊接概述1.1 激光焊接的原理所谓激光,指的是受刺激后辐射放大,具体而言是当利用强光对相应的激光发生介质进行照射时,激光发生介质内部原子的电子会得到能量,电子的能量一旦积累到一定程度,就会由之前的低能态转变成高能态,继而能量就会促使电子发生跃迁,即转移到另外的运动轨道中。
当原子处于高能的激发状态时,一旦外界对其辐射,原子感应到辐射后就会使激发状态的原子转变为低能态,并发射出一束受激辐射光。
受激辐射光与入射光具有同样的相位、偏振、频率和方向等。
1.2 激光焊接的相关参数激光焊接具有诸多参数,包括激光加工参数和工件参数等。
如激光波长、激光功率、焊接速度、焊丝直径与成分、填丝方向与速度等。
众多的参数使得对激光焊接的研究包含大量可变因素。
汽车顶盖焊接因其大批量生产的需要以及精准的工艺要求,势必要具备可靠稳定的生产工艺。
因而需要在众多参数中筛选出最为重要的参数保证焊接过程的顺利进行,并且经过多次调试才能获得最理想的一套焊接参数。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用激光焊接技术是一种以高能量密度激光束作为热源,通过对工件表面的瞬时加热来实现材料的熔化和连接的现代化焊接方法。
相比传统的焊接工艺,激光焊接具有焊缝窄、热影响区小、焊接速度快、变形小、自动化程度高等优势,尤其适用于对焊接质量和生产效率要求较高的汽车制造行业。
汽车顶盖作为汽车车身重要组成部分,要求具有一定的强度和密封性能。
传统的汽车顶盖一般是通过点焊或者螺柱焊的方式进行连接,这种方式存在焊接变形大、焊接强度低、易产生气孔等缺陷。
而激光焊接技术能够有效地解决这些问题,提高汽车顶盖的制造质量和生产效率。
激光焊接技术能够实现汽车顶盖焊接缝的精密焊接。
由于激光焊接热源的高能量密度和焊缝的窄,能够实现对汽车顶盖焊接接头的高精度焊接,从而提高焊接质量和产品的可靠性。
激光焊接技术能够降低汽车顶盖的焊接变形。
传统焊接工艺往往因为焊接热量的扩散会引起零件变形,而激光焊接技术可以实现瞬时加热和快速冷却,减少了焊接过程中的热影响区,从而降低了汽车顶盖的变形,提高了产品的装配精度和外观质量。
激光焊接技术能够提高汽车顶盖的焊接速度和自动化程度。
激光束的高能量密度和高速移动能够实现高效的焊接,大大提高了汽车顶盖的生产效率。
激光焊接设备可以实现数字化控制和自动化操作,减少了人工干预,提高了焊接的稳定性和一致性。
激光焊接技术在汽车顶盖制造中具有明显的优势,可以提高焊接质量、降低生产成本、提高生产效率。
目前,世界各大汽车制造商纷纷使用激光焊接技术来生产汽车顶盖,取得了良好的效果。
随着激光焊接设备和工艺的不断改进和成熟,激光焊接技术将更加广泛地应用于汽车制造领域,成为汽车轻量化和智能制造的重要技术手段。
激光焊接技术在应用中也面临着一些挑战。
比如激光焊接设备成本较高,需要较大的投资;激光焊接对材料的要求比较高,需要选择合适的焊接材料;激光焊接设备的维护和操作也需要一定的技术和经验。
汽车制造企业在引入激光焊接技术时,需要综合考虑技术成本、产品质量和生产效率等因素,进行合理的技术选择和投资规划。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用
随着汽车工业的发展,激光焊接技术在汽车制造过程中的应用越来越广泛。
汽车顶盖是汽车的重要部件,激光焊接技术在汽车顶盖的制造中具有许多优势和应用前景。
激光焊接技术具有高精度和高效率的特点。
激光束可以聚焦到很小的点,能够在短时间内完成焊接任务。
这种高精度和高效率的特点使得激光焊接成为汽车顶盖制造中的首选技术之一。
激光焊接技术可以实现无损焊接。
激光焊接技术在焊接过程中不需要直接接触焊件,减少了对焊件的物理损伤。
激光束的热影响区很小,能够减少焊接过程中的热变形,提高焊接质量。
激光焊接技术可以实现复杂形状的焊接。
汽车顶盖通常是曲面形状,传统的焊接技术很难完成复杂形状的焊接。
而激光焊接技术可以根据汽车顶盖的曲面形状调整激光束的焦距和位置,实现精确的焊接。
激光焊接技术还具有材料适应性好的特点。
激光焊接技术不受焊接材料的限制,可以焊接多种材料,例如铝合金、钢、不锈钢等。
这使得激光焊接技术可以灵活应用于不同材料的汽车顶盖制造中。
激光焊接技术还可以实现自动化生产。
激光焊接设备可以与机器人系统结合,实现自动化的生产线,提高生产效率和焊接质量。
这种自动化生产方式可以减少人工劳动,减小安全风险,降低生产成本。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用具有许多优势,包括高精度、高效率、无损焊接、适应复杂形状和材料、实现自动化生产等。
随着激光技术的不断发展和改进,相信激光焊接技术在汽车工业中的应用前景将更加广阔。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用汽车顶盖是汽车外观中的重要部分之一,它的制造质量直接影响着整个汽车外观的美观度和车体的刚性。
传统的汽车顶盖制造一般采用焊接和铆接等方式,但这些方法存在着焊缝和铆钉头突起等缺陷,使得汽车顶盖的表面不够光滑,这不仅影响着外观,而且还容易造成风噪、渗漏等问题。
为了提高汽车顶盖的制造质量,激光焊接技术逐渐被应用于汽车顶盖的制造。
激光焊接技术具有高效、精度高、热影响小等特点,能够有效地解决传统制造方法存在的问题。
首先,激光焊接技术可以实现无缝焊接,消除了传统焊接造成的缝隙和突起等缺陷。
其次,激光焊接技术可以选择不同的焊接方式和参数,针对汽车顶盖的材质和厚度等特点,实现最佳的焊接效果。
此外,激光焊接技术还具有高度自动化和无人化的特点,能够大大提高汽车顶盖的制造效率和质量。
在汽车顶盖的制造过程中,激光焊接技术的应用主要可以分为以下几个步骤:1. 材料准备汽车顶盖包括外覆面板和内衬板两部分,它们通常由铝合金、镁合金等轻质材料制成。
在进行激光焊接之前,需要对材料进行表面处理和加工,以确保焊接质量。
2. 激光焊接在进行激光焊接时,需要选择适当的激光焊接设备和工艺参数,将激光束准确地对准焊接区域,完成焊接任务。
3. 质量检测在激光焊接完成后,需要对焊接质量进行检测,以确保焊缝的密封性和牢固性。
检测方法可以采用X光检测、超声波检测等技术。
4. 后续处理在完成激光焊接之后,需要进行后续处理,如修整、涂漆等工艺,最终完成汽车顶盖的制造。
综上所述,激光焊接技术在汽车顶盖的制造中具有广泛的应用前景,它可以提高汽车顶盖的制造质量和效率,满足汽车工业对产品质量和节能环保的要求。
虽然激光焊接技术在汽车顶盖的应用中存在着一些问题,如设备成本高、工艺复杂等,但随着技术的不断发展和应用的推广,这些问题将逐渐得到解决。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用作者:张泽茜鲁宁来源:《科学导报·科学工程与电力》2019年第03期【摘要】激光作为焊接光源,具有能量密度较高的特点,并且焊接和切割速度快,它的加热范围较小,激光焊接的形变量小和深宽比大,焊缝较窄,激光加工的热影响区域窄,广泛应用于白车身制造领域。
本文对激光焊接工艺进行了简要叙述,并对顶盖激光钎焊组成、零件搭接结构及与传统焊接的优缺点进行了详细阐述,为激光焊接技术在汽车顶盖上的应用提供参考。
【关键词】汽车顶盖;激光焊接;搭接方式前言激光焊接技术从上世纪80年代起,运用于汽车车身制造领域中。
激光焊技术的应用是光学与金属学的融合,在薄板焊接领域开辟了新的技术。
激光作为焊接光源,具有能量密度较高的特点,并且焊接和切割速度快,它的加热范围较小,激光焊接的形变量小和深宽比大,焊缝较窄,激光加工的热影响区域窄,广泛应用于白车身制造领域。
近年来,激光焊接设备成本逐渐降低,进而使白车身激光焊接技术得到了推广,在汽车制造的各个领域激光焊接技术得到广泛的应用,成为汽车激光焊接领域的新发展方向。
本文对激光焊接工艺进行了简要叙述,并对顶盖激光钎焊组成、零件搭接结构及与传统焊接的优缺点进行了详细阐述,为激光焊接技术在汽车顶盖上的应用提供参考。
[1]1.激光钎焊工艺激光钎焊是激光焊接技术中的一种焊接方法,由于激光能量密度大,可以作为热源,将焊丝材料熔化,激光光速经过聚焦后照射在焊丝表面,在机器人的牵引下,将熔化了的焊丝材料浸润到被焊接的工业零件上,已经被激光熔化的焊丝填充到要焊接的生产工件之间,使生产工件间得到很好的结合,完成激光焊接工艺。
在激光钎焊工艺中,整个焊接系统的焊接速度很快,而且焊缝比较狭窄,对外关也有很高的要求,焊接系统对焊接参数要求精确,同时对焊接工艺中的送丝速度较精确,对平稳性要求也很高。
激光钎焊时钎料的选则也很重要,要求解约成本,符合设计要求,要结合目材的性能,达到激光钎焊的加热调件。
浅议激光焊接在汽车顶盖的应用工作的过程中会产生一定的激光,并经过耦合之后生成具有规定波长的激光束,进而配合焊接。
激光焊接头是在传输焊接激光后,使其经过光头校准处理,并使得其成为具有一定加工性能的激光束。
焊接系统中的机器人系统主要承担焊接轨迹行走的作用,同时对焊接中的参数进行合理的调节,并给出准确的电气信号。
PLC控制台是焊接系统的司令部,其主要对焊接系统中的各个电气进行实时的处理,并对机器人进行协调和处理,同时实现自动化系统的信号交换。
3.2顶盖激光钎焊钣金搭接方式相较于电阻点焊的侧围和车顶分别作翻边用于连接,激光轩焊车顶连接为满足激光钎焊的焊接工艺要求,激光轩焊车顶连接为满足激光钎焊的焊接工艺要求,车顶和侧围连接某一剖面处形成点接触,整个接触区域形成线接触。
由于零件制造公差、压紧工装和车顶自重等,导致车顶易下沉。
为了克服车顶下沉被周边搭接面顶起,将顶盖和侧围接触面左右形成倒梯形(图2),吸收顶盖下沉的容差,达到造型的光顺、车顶和侧围能有效接触和满足制造工艺需求,同时也获得良好的外观质量。
A-侧围与水平方向的夹角,保证车顶和侧围之间足够接触;B-车顶和侧围5°夹角,确保车顶和侧围有一个正切直线接触;C-圆角半径:圆角的最小要求,为了提高整车的外观表现,减少焊丝的填充,降低成本;D-圆角半径:造型要求一个连续特征线穿过车顶和风窗玻璃E-执行楔型块需求平面,造型要求一个连续特征线穿过车顶和风窗玻璃;F-焊接平面需求,焊接搭接面需要连续,这个特征确保焊接搭接面为-平面,不允许出圆角,保证1.5mm交叉平面;G-11.5mm平面要求,确保车顶和侧围的接触;H-模具成型约束:折弯边。
8.3焊接过程需要做到四点合一为了使得激光焊接自动化系统的工作更加的安全、稳定、可靠,使得自动化焊接系统中的机器人TCP点、激光焦点、焊丝端点、十字光标中心,四点合一。
如图6,控制软件和现场视屏显示四点合一,这样才能提高激光顶盖钎焊的系统的作业效率及焊缝质量。
激光拼焊技术在汽车车身焊接中的应用摘要:当前形势下,激光焊接技术已在汽车制造中得到了迅速的推广与普及,有相关数据显示:在西方发达国家,大约有70%的汽车零部件都是通过激光焊接技术完成的,激光焊接技术不仅可以实现厚度不同钢板的焊接,还可完成对车身的组装,并已受到了业内人士的一致好评。
关键词:激光焊接;汽车制造;质量引言在汽车制造的过程中,由于对零部件的质量要求非常高,因此需要对大量的零件进行精加工和测试。
在车身焊接、零部件焊接、厚板拼焊等方面,激光焊接技术的应用以其自身工艺的优越性、安全性、节能环保等特点受到了青睐并得到广泛应用。
因此,了解激光焊接技术的优缺点并加强对激光焊接技术的应用,对进一步提升汽车制造的整体安全性和质量精度有着重要的意义。
1激光拼焊技术的基本概念激光拼焊技术是指采用先进的激光技术及设备,将一定数量的不同材质、厚度、涂层的钢材、铝合金等材料通过自动拼合和焊接组成一块整体板材,通过冲压制造成为零部件,用以满足不同的零部件因作用不同而需具有不同材料性能、厚度及抗腐蚀性等要求。
这一技术是基于激光焊接技术的成熟发展及应用而衍生出的现代加工工艺技术,其主要的特点是焊接速度较快和质量较高,且激光的精密性还保证了焊接效果的精准性,生产效率极高。
2激光焊接技术特点分析激光焊接技术与传统的焊接技术相比较而言,其优势主要体现在以下几个方面:①热影响区域小。
激光焊接技术在汽车制造中的应用,其焊接过程主要是将激光束直接打入被焊接部位,使激光束被焊接区域内热影响范围变小,基于激光焊接技术的这一特点,现已被广泛地应用到精密化要求程度高的零件生产和加工环节中,并有效解决和克服了其在焊接过程中的收缩、变形等难题。
②焊接要求高。
激光焊接技术在汽车制造中的应用,由于其本身具备了大量的能量,所以在具体的应用过程中不仅不会对周围的自然环境带来影响,还能有效保证整体焊接质量的提高。
③灵活性高。
在对汽车隐蔽部位的焊接过程中,激光焊接技术同样得到了业内人士的一致好评,而焊接工作人员仅需不断调整焊接的方向,就能实现焊接部位的精准定位。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用激光焊接技术是一种高能量密度焊接方法,它使用激光光束将激光能量聚焦在焊缝上,通过与工件接触区域发生光-热相互作用,使工件快速熔化和凝固,从而实现焊接的目的。
近年来,激光焊接技术在汽车制造业中得到了广泛的应用,特别是在汽车顶盖的生产中。
汽车顶盖通常由几个金属薄板焊接而成,传统的焊接方法如电弧焊接、气体保护焊接等存在一些缺点,例如熔化区域大、变形大、气孔等缺陷,影响焊缝质量和产品性能。
而激光焊接技术可以有效地解决这些问题,其具有以下几个优点:激光焊接具有高能量密度和小热影响区,焊缝区域只需经历几毫秒的加热,工件热影响区很小,极大程度上减少了热变形问题。
这对于汽车顶盖等高度要求外观的零件非常重要。
激光焊接技术能够实现高速焊接,焊接速度可达几米/分钟,大大提高了生产效率。
由于激光焊接过程中无需接触工件,不会造成工件磨损和污染,延长了设备和工具的使用寿命,减少了生产成本。
激光焊接技术具有良好的焊接质量和可靠性。
激光焊接可以实现高精度的焊接,焊缝质量良好,焊缝形态规整,且焊接强度高,焊缝无气孔、夹杂物和裂纹等缺陷,保证了产品的使用性能。
激光焊接还具有可编程控制和自动化生产的优点。
激光焊接设备可以通过程序控制焊接参数和焊接路径,实现自动化生产,提高生产效率和生产一致性,并可以与其他自动化设备(如机器人)配合使用,进一步提高生产效率和品质稳定性。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用能够提高生产效率,优化产品外观和质量,并实现自动化生产。
随着激光焊接技术的不断发展和改进,相信在未来汽车制造业中,激光焊接技术将得到更加广泛的应用。
激光焊接技术在汽车顶盖的应用激光焊接技术是一种利用激光束进行加热和熔化材料表面,然后利用熔融金属填充材料之间的空隙,从而实现两个或多个材料的连接的焊接技术。
激光焊接技术具有高能量密度、高功率密度、焊接速度快、热影响区小、操作灵活等优点,逐渐成为汽车制造领域的焊接首选技术之一。
在汽车制造中,汽车顶盖作为车身的重要部件,要求具有优良的强度、刚度和外观。
传统的汽车顶盖制造中常常采用点焊或者螺柱焊等传统焊接工艺。
这些传统焊接工艺存在着诸多缺点,例如焊接变形大、焊接缺陷多、生产效率低、能源消耗高等。
而激光焊接技术能够有效地解决这些问题,因此被广泛应用于汽车顶盖的制造中。
激光焊接技术可以实现汽车顶盖的高质量焊接。
激光焊接技术具有高能量密度,能够在焊接过程中快速加热和熔化金属材料,从而使得焊接接头具有较小的热影响区和较少的变形。
这使得汽车顶盖在焊接后能够保持良好的外观和形状,同时焊接接头的质量也得到了保障。
激光焊接技术还可以提高汽车顶盖的生产效率。
激光焊接技术具有焊接速度快的优点,能够在较短的时间内完成对汽车顶盖的焊接,从而提高了生产效率。
这对于汽车制造企业来说,能够减少生产周期,提高生产效率,降低生产成本,增强市场竞争力。
激光焊接技术还可以降低汽车顶盖的能源消耗。
传统的汽车顶盖制造过程中,焊接过程需要大量的能源,而激光焊接技术利用激光束的高能量密度可以使得焊接过程中的能量消耗大大降低,从而减少了能源的浪费,降低了生产成本。
激光焊接技术还可以实现汽车顶盖的精细化加工。
由于激光焊接技术具有高功率密度和操作灵活的优点,能够实现对汽车顶盖的精细化焊接和非接触式焊接,从而实现对汽车顶盖的精细化加工和提高生产质量。
可以预见,随着激光技术的不断发展和完善,激光焊接技术在汽车顶盖制造中的应用将会越来越广泛。
未来,激光焊接技术将不断优化和提升,使得汽车顶盖的制造更加高效、精准和节能,从而推动汽车制造业的发展和进步。
激光焊接在汽车顶盖焊接中的应用摘要:作为光学与金属学的结合,激光焊接技术的出现无疑是人类焊接领域的一大突破。
自20世纪60年代激光产生以来,与激光应用有关的一系列技术便取得了蓬勃的发展,其中,激光焊接技术从20世纪70年代开始运用到工业制造领域中,在汽车白车身焊接中更是取得了越来越广泛的应用。
由于激光本身具有较高的能量密度,当它用作焊接所需的光源时可以以较快的速度进行焊接和切割。
此外,激光焊接只需很小的加热范围和很窄的焊缝,用激光进行焊接时,材料仅需发生很小的形变,可以保持更为完整的形状。
随着激光焊接技术的不断更新和进步,相关设备与工艺的成本有了显著下降,而激光焊接的水平也得到了不断的提升,在汽车白车身制造的各个环节都开始广泛采用激光焊接技术,而在汽车顶盖焊接中,激光焊接更是凭借一系列技术优势逐渐成为汽车顶盖焊接领域的主流技术。
下面就对激光焊接展开分析,并就激光焊接在汽车顶盖焊接中的应用展开分析和探讨。
关键词:激光焊接;汽车顶盖焊接;应用1激光焊接技术1.1激光产生基本原理激光是二十世纪的四大发明之一。
自美国科学家梅曼发明的第一台红宝石激光器开始,各种不同类型的激光器相继出现,随着激光器功率和输出稳定性的不断提高,促进了激光加工技术的发展。
激光加工作为一种先进的制造技术,广泛的应用于工业生产中,对工业技术的发展起到了极其深远的影响。
激光束作为一种新型的特种加工热源,必然具有传统热源所不具备的一系列优点:(1)激光束的空间分布与时间特性易于掌控,配合光学介质易于传输来实现自动化焊接。
(2)激光束得到聚焦后的光斑作用于材料表面时,其能量密度使得所有材料加热熔化甚至汽化,避免了材料局部区域难以快速且精细加工的问题。
(3)经激光加工的材料热影响区和热变形较小。
以上激光加工的突出性优势快速地推动了全球制造行业的发展。
根据量子理论可知,原子处于一系列的能级之中,将能量最低的状态称为基态,其它任何比基态能量高的状态称为激发态。
在保证热平衡的条件下,能级上任意两个粒子数的分布均服从波尔兹曼统计规律。
(1-1)公式中n1和n2分别为能级E1和E2的粒子数。
若E1<E2,则n1>n2,低能级粒子数在热平衡时恒多于高能级粒子数。
如果能依靠外界能量的激励下,可以使得低能级上的粒子吸收能量跃迁到高能级,从而使n2>n1,则该物质就实现了高能级与低能级之间的粒子数反转。
激活物质或工作物质即是处于粒子数反转状态下的物质,通过泵浦源来实现粒子数的反转。
YAG激光器采用光泵浦,CO2激光器采用电泵浦。
激活物质对于激光束具有放大作用,一束能量激光进入该激活物质时,光在激活物质内将越走越强,光束的放大过程为光束能量的放大过程,即是激光工作物质的输出光大于入射光。
实际上工作物质不会太长,一般采用在激活物质两端放置镀有高反射率的两块反射镜,形成光学谐振腔。
工作物质、泵浦源和光学谐振腔是绝大多数激光器的三个主要因素。
激光束具有的高亮度、单色性、相干性和高度的方向性是常规光源所不具备的特点。
1.2激光焊接原理激光焊接原理即激光器产生高能量密度的激光束,经过光学系统的传输与聚焦后作用于焊接工件表面,当激光束的能量密度超过105W/cm2时,可以使待焊材料迅速熔化,并且迅速冷却凝固形成永久的焊接接头。
依据作用于焊接材料表面功率密度的大小,激光焊接可以分为热导焊和激光深熔焊两种焊接模式。
当作用在工件表面的激光束能量密度在105-106W/cm2之间时,称为激光热导焊。
此时工件吸收的能量未能使物质汽化,只能熔化物质,金属熔化是通过热传导的形式进行,所形成的焊接熔深较浅、熔宽较宽,这种焊接形式与传统的电弧焊接相似。
当激光束的功率密度达到107-108W/cm2之间时,形成“小孔效应”,称为激光深熔焊。
此时功率输入速率远远大于热传导所造成的能量损失速率,材料表面迅速汽化形成焊接“小孔”,小孔内金属汽化所形成的蒸汽压与焊接熔池中液体的表面张力形成动态平衡,从而使得焊接小孔可以在焊接过程中稳定存在。
利用焊接“小孔”,激光焊接能够获得深宽比较大的焊接接头,激光焊接的两种模式如图1所示。
同时激光焊接还具有作用时间短、焊接效率高、焊接速度快、变形量小、焊接精度高等突出性优点。
此外,现已较为成熟的激光焊接工艺来配合计算机成套使用,有利于推进自动化的生产与发展在大规模工业上的应用。
图1热导焊接和深熔焊接示意图激光焊接过程的实质即为激光与非透明材料的相互作用。
此过程是一个极其复杂的物理、化学过程,在微观上表现为原子与光子的相互作用,是量子过程;材料对激光的吸收、反射及材料的加热、熔化、气化等物理现象则体现在宏观层面上。
激光焊接时,当功率密度足够大的激光束作用在工件表面时,短时间内便可达到材料的沸点,焊接材料迅速汽化蒸发,形成焊接“小孔”。
小孔是激光深熔焊接的主要特征,它有助于熔池对激光束能量的吸收,“侧壁聚焦效应”对焊接过程的重要意义则体现在典型小孔对能量的吸收机理。
当小孔在深熔焊中形成后,孔内侧壁与小孔内部的激光束发生相互作用时,一部分激光被小孔侧壁所吸收,另一部分激光被小孔侧避反射至小孔底部,不断地反射使得激光束重新汇聚于小孔底部,从而使激光能量全部被吸收,以上所描述的现象被称之为小孔侧壁聚焦效应。
即使激光束具有一定的发散角,但激光束入射至材料深处时,其发散现象不明显,而是保持较小的光斑尺寸,使小孔未能不断扩大,这是由于激光束通过数次聚焦并反射至小孔底部所造成的,从而增大小孔深度。
当激光在孔内每发生一次聚焦和反射时,其能量也就随之减少,当减少至一定值的同时,小孔深度也维持不变,从而得到深而窄的焊缝。
1.3激光焊接特点激光因其固有的特点,可以作为材料焊接的热源。
利用激光进行焊接,主要包括以下几个优点:①因为激光具有光的特征,可以采用非接触的方式实现远距离焊接,甚至可以透过特殊的玻璃材质实现非接触焊接过程;②激光通过聚焦后,在焦点处的能量密度很好,能实现高熔点合金的焊接,例如有国内学者运用激光焊接研究高熵合金。
③采用激光焊接,焊接接头的热影响区很窄,金属焊后变形量小,能够取代传统的焊接方式,很好的解决超薄金属的焊接;④激光能够通过光纤传播,利于与机械手臂相结合,满足自动化控制,实现高速精准焊接;⑤激光焊接过程飞溅程度相对低,并且相对比较环保;采用激光焊接,能实现切割焊接一体化,并且能焊透较厚的钢板;⑦在汽车白车身焊接中,激光钎焊可以省略涂胶工序,且抗压强度更高。
尤其在碰撞翻车时,更能保证车身变形小。
激光作为焊接热源的也有很多缺点。
主要有:①激光聚焦后,激光光斑很小,对应的焊接过程中就要求工件之间的间隙很小,进而对焊接夹具有很高的要求,要始终保证焊缝处与激光光斑相对照,但是这一特点反而为高精密焊接提供可能性;②激光焊接设备功率较大,电能转化成光能的比率较低,Nd-YAG脉冲激光焊接设备的转化率为3%-10%,CO2式激光转化效率在10%-30%;③材料对激光的反射率不同,会影响焊接效果,但是针对高反射率的材料焊接,可以采用Nd-YAG脉冲式激光实施焊接,能够有效克服材料因高反射性而难以焊接的特点。
激光焊接一般有两种不同的方式,一是通过热传导的方式焊接,这时激光功率密度在104-106W/cm2,材料表面熔化,在热传导效应作用下,熔化金属通过对流实现焊接,这种方式比较适合超薄板金属的焊接;另一种是深熔焊,这种方式能够焊透较厚的金属板,这种方式功率密度在106W/cm2以上,这主要是焊接时典型的“小孔”作用,这种方式能够实现较小的焊缝宽深比。
2汽车顶盖激光钎焊的系统架构将激光钎焊技术应用到汽车顶盖焊接中需要完善的系统构造。
该系统的焊接热源选用的是激光,其运动系统采用工业机器人。
系统的具体结构包含以下几方面:激光发生器(激光源):指的是能够产生激光,并具有耦合功能,将耦合后的激光以一定波长的激光光束进行输出的设备。
激光发生器性能的高低取决于输出光束的质量和输出功率。
目前汽车顶盖焊接中普遍采用的激光源有两种,分别是YAG固体激光源和二氧化碳气体激光源。
其中由于后者更能提供稳定且优质的激光光束,输出功率也大于YAG固体激光源,因而在目前的工业制造中主要采用的就是二氧化碳气体激光源。
通常,激光源的使用需要冷却系统的配合。
光纤及聚焦系统:当激光源发出激光光束后,需要光纤将光束进行传输,使之顺利到达激光焊接头。
此外,需要反射镜、聚焦镜等光学部件对光束进行聚焦,改变光束的传输方向、偏振状态等。
焊接机器人:机器人系统的存在是为了保证焊接轨迹的正常行走,并且焊接机器人可以对焊接参数进行调用,并提供准确的电气信号。
不同类别的激光焊接技术由于具备各自不同的方法和焊接接头形式,因而对机器人系统的要求也有差别。
例如,对于角焊缝的激光钎焊以及搭接焊缝的熔焊技术,普通的焊接机器人就可以满足系统要求。
而当激光钎焊或是激光熔焊用于对接焊缝时,对焊接机器人的要求更高,机器人系统需要做到自动跟踪并矫正焊缝,不同于常规机器人,该种情况下通常采用的是绞臂式机器人。
焊接头:焊接头可以对通过光纤传导系统传输来的激光进行一系列的校准、调整等处理,从而使之转变为可以应用到实际加工中的能量光束。
焊接夹具:为了确保焊缝位置的精准以及焊缝间隙的准确,必须利用焊接夹具进行零件尺寸的度量和装配,从而保证焊接的高质量。
自动化控制系统:为了视频监视焊接过程、精准的对焊接机器人进行协调,控制激光源和焊接头等之间的信号交换,并系统的处理电气信号,需要一整套完善的自动化系统对其进行全局的控制。
独立工作间:激光光束含有巨大的能量,并且通过激光源产生的激光功率也极大,为了避免对工作人员造成伤害,需要在封闭的空间进行激光焊接工作。
抽气与通风系统:在焊接的过程中,由于焊接材料表面所镀锌层在遇高温时会发生气化,并伴随着烟雾的产生和有害气体的释放,所以全面的通风对于焊接过程是极为必要的。
3汽车顶盖激光焊接应用3.1激光顶盖钎焊的系统组成汽车顶盖激光焊接系统的组成如图2所示,其中激光发生器需要在使用的过程中配合冷却系统,其在工作的过程中会产生一定的激光,并经过耦合之后生成具有规定波长的激光束,进而配合焊接。
激光焊接头是在传输焊接激光后,使其经过光头校准处理,并使得其成为具有一定加工性能的激光束。
焊接系统中的机器人系统主要承担焊接轨迹行走的作用,同时对焊接中的参数进行合理的调节,并给出准确的电气信号。
PLC控制台是焊接系统的司令部,其主要对焊接系统中的各个电气进行实时的处理,并对机器人进行协调和处理,同时实现自动化系统的信号交换。
图2汽车顶盖激光焊接系统的组成3.2顶盖激光钎焊钣金搭接方式相较于电阻点焊的侧围和车顶分别作翻边用于连接,激光钎焊车顶连接为满足激光钎焊的焊接工艺要求,车顶和侧围连接某一剖面处形成点接触,整个接触区域形成线接触。