激光飞行焊技术应用在汽车制造中的优势分析

2018-08-16 11:24:00
陆启蒙
原创
1703

激光焊接技术以其强度高、速度快、成本低、密封性和外观质量好等优点被国外及国内合资企业广泛应用于白车身制造中。

激光飞行 焊接技术(Laser Scanner Welding,LSW)相对于传统成熟的 激光焊接工艺技术是通过使用 机器人控制激光进行扫描焊接的一种新型工艺。

早在20世纪80年代德国大众 汽车制造厂即采用 激光焊接技术实现汽车白车身上顶盖总成与侧围总成、车门总成等工艺连接。激光焊接技术以其强度高、速度快、成本低、密封性和外观质量好等优点被国外及国内合资企业广泛应用于白车身制造中,部分企业更编制对应的标准工艺进行推广。其中,激光熔焊、激光钎焊等相关技术也在车身制造技术发展的推动下普遍应用。

激光飞行焊接技术(Laser Scanner Welding,LSW)的主要优点在于焊接速度快的同时与工件无接触,可以最大限度地消除每段焊接前不断重复定位造成的非生产性时间的浪费,使得激光束在线时间最大化,生产效率得到大幅度提高。

激光飞行焊技术的工艺特点

激光飞行焊技术应用在汽车制造中的优势分析

激光飞行焊技术是近年来出现在国内外市场上的一种新型高效焊接技术,针对多点焊接能够极大提高生产效率。激光飞行焊接技术是通过机器人手臂的移动与激光扫描仪的高动态定位运动配合使用,将激光器中的激光束通过光钎传递到安装在机器人上的可编辑聚焦光学头(PFO)上,安装在PFO中的两片高速扫描反射镜(即“滤镜”)促使激光束按照事先编制的程序路径进行高速精确运动,通过远心透镜聚焦实现钣金件的焊接。在汽车制造业中,激光飞行焊接技术可应用于汽车座椅板、仪表相关件、车门结构件、行李箱盖以及其他特殊材质(如镀锌材质)薄板的 焊接工艺中。

尤其对比激光飞行焊技术,在车门焊接时可以最大程度的减小焊接变形量,极其有利于后期总成精度的调试,尤其对门盖类精度要求以及匹配功能要求均较高的工件来说,使总成的精度得到保证。

激光飞行焊的优势

传统激光焊和激光飞行焊的工步如下图所示。经对比可以看出,激光飞行焊实现了在线时间最大化,有效生产时间占整个工作时间的90%以上。

传统激光焊接方式(上) 激光扫描焊接方式(下)

相对传统工艺的点焊技术来说,激光飞行焊可以自定义焊缝形式,优化焊缝焊后强度,增加了设计及工艺的灵活性,可以适用于任何焊接形式、任何焊接方向。同时可以根据工艺要求自定义焊缝分布,使得焊缝的受力最优化得以完美的实现。激光飞行焊的无接触、灵活的焊缝要求,可使得焊接搭接面更小。传统点焊为保证焊点质量,避免出现骑边焊等焊接缺陷,在产品造型设计时要求其搭接边最小≥11mm。而在我公司一款新型车型车门设计时采用激光飞行焊技术,焊接位置的最小搭接边要求为≤6mm。从这个角度分析,采用激光飞行焊可以在一定程度上减少材料成本和降低车身重量,在保证车身制造质量的基础上最大限度的实现轻量化,亦达到节能减排的目的。

扫描焊接系统可适用于一个工件多处焊接以及定位转换比较困难的状况。针对一些大型不易移动,或者具有复杂曲面外形的工件,可以根据事先编程的路径加工任意的图形单元,通过机械手的快速灵活定位实现高质量、高效率的焊接,焊接加工轨迹具有很大的自由性。

目前在汽车行业运用较多的碟片式光纤传导激光器拥有模块化配置,极高的二极管寿命、优化高效的谐振设计、不惧反射损坏、能量反馈控制以及优秀的光束管理等优势,保证了激光飞行焊技术的可靠性。PFO振镜和机器人实时同步其高速动态性能使得扫描速度可达每分钟700m。无接触加工过程,焦距可达0.5~1.5m,精度可以控制在0.2mm以内,加之焊接过程的稳定以及经济运行成本、更小的空间占用率等诸多优势,使得整个焊接范围更广、焊接过程更灵活。

激光飞行焊技术通过在极短时间内的快速定位,极大地降低了生产节拍,较小的热输入量保证总成焊后产生的变形小,更有利于产品质量的提升。由于其通过机器人手臂与激光扫描仪紧密配合使用,保证在焊接过程中与工件零接触,焊缝位置可实现灵活多变化及大型零件、复杂曲面的快速多点焊接。这样不仅减少了 焊接设备的过多投入及使用场地的占用,降低单台生产成本,而且焊接整体效果稳定。

因此,激光飞行焊技术除了可应用于行李箱盖、车门、座椅板、仪表盘支持件、座椅调整件和座椅架等白车身件上的焊接外,还可在铝合金、镀锌薄板以及电池、塑料等的焊接上得到广泛应用。


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