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西安激光焊接工艺在汽车领域的应用有哪些?
作者:admin 发布日期:2018-7-9 19:05:08

西安激光焊接工艺在汽车领域的应用有哪些?——推进整车轻量化进程,尽显激光技术的安全分寸,随着陕西新科特激光加工厂小编来看看:


讲师首先指出本次的分享主题“推进整车轻量化进程,尽显激光技术的安全分寸”的意义不只是简单的减重,而是在保证汽车安全性和品质的前提下,将更多的新材料新结构和新工艺用在汽车的功能件上,不仅使性能更加优异,同时使重量更轻,对于焊接工艺要具备可靠性和安全性。


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公司简介和产品线介绍




进入正题讲师首先对IPG公司做了简单的介绍,公司总部在美国,研发中心分布在美国、德国、德国、意大利和俄罗斯4个国家,全球近5000名员工,全球有10个实验室,其中中国有4家。




以上是IPG产品线的图谱,目前的产品线有飞秒、皮秒、纳秒,绿光、紫外,还有主打在汽车领域的qcw、cw连续的激光器。在整个产品线上可以提供大于510种不同的光纤激光器,这510种不同的光纤激光器可以用于不同的未加工和宏观加工的需求,客户可以按照自己的需求进行进行采购。




以上是IPG的实验室分布,实验室分布在北京、上海、深圳、武汉4地。




江苏11选5走势图 激光行业在中国是一个蓬勃向上发展的一个行业,这其中95%激光相关的业务都是在材料加工领域,而汽车领域又是在材料加工领域中间占最大份额。




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汽车轻量化进程及应用趋势






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IPG光纤激光在汽车白车身上的应用






这是某个车型高强度的钢管和框架结构的焊机。




这也是高强度钢,这里的DP800和DP1000,是铁素体加马氏体的一个双相钢,甚至还用到了热成型钢,是车体的一个侧围,主要是用34道远程激光焊接来实现,用激光焊做高强钢的焊接能使它的性能得到很好的保证。




这个案例还是高强度钢,也是属于侧围的焊接,主要是有79道远程焊的c型焊缝组成,右边是焊接的一个现场照片。






这是IPG做的一个领域车门的激光焊接,其实它的优势是蛮明显的,他的热量很集中,所以可以用小的热输入进行焊接。




这是一个整体性的案例,现在铝合金的案例比较多的就是铝合金的拼焊板,比如有些会选择异厚度的铝合金进行拼焊,还有车顶和侧围的焊接,还有后行李盖的焊接。




这是填丝焊的例子,它是一个铝合金的行李盖,由于他焊接的表面要求是AA制等级表面,所以要求也比较高,右下角这个激光填丝焊的表面非常光滑,完全达到标准,等级的要求就取消了。




这也是一个铝合金的激光焊,是边缘焊接的形式,这个边缘焊接的形式可以极大程度的实现减重,而且这个焊后的变形也非常小,可以完全取代之前的电阻点焊的工艺。


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IPG光纤激光在汽车零部件上的应用




过去的零部件很多都是用二氧化碳激光做的,现在固体的激光器去取代二氧化碳,这是零部件焊接的一个趋势,特别是对于北美市场很多新的燃油传动装置开始慢慢进入市场,他会考虑用一些新的更经济更可靠的方法去体取代原有的设备。这里面IPG就通过大量的验证最终得出他们采用光纤激光器去取代二氧化碳不但可以得到非常可靠的焊接质量,而且取消了氦气保护的步骤,极大的节省了成本。




这些部件看起来似乎比较简单,因为不是铝或者镁或者复合材料等等比较新型的材料,但其实在传动系统的材料更新换代里面也是不断在升级的,越来越多的高合金元素,甚至渗碳或者渗碳氮部件用于这些零部件中,所以说焊接的时候,裂纹的敏感性还是非常高的,这里IPG针对这些裂纹的敏感性比较高的部件也有自己相应的一些技术,比如光纤配置,还有在焊接摆动头方面,都会采取综合的比较好的配置。




在汽车座椅上也是一个重要的应用,座椅在汽车的安全等级里面是十级,它对焊缝的可靠性,还有公益的棒性的要求,都是非常高。




这里讲师再次将话题切换到白车身,主要是想说说新能源车的话题,新能源车使用电池驱动,对于这个车辆的重量会比传统的汽车会更加敏感,而且对于一些新材料的应用会更加大刀阔斧,在国产新能源车的全铝车身里,都是用的IPG的激光器做的全铝车身的焊接。




除车身外非常重要的还有电池,在电池这方面IPG做的也是比较成熟的,都是用它设备相应的款型去推荐。硬包电池,它的防爆阀、极柱、软连接,壳体封口,注液孔,模组,都有相应的推荐配置。








硬包电池的标准相对来说已经比较成熟了,软包电池这块大家还在摸索之中,相应的标准也没有特别的出台,IPG在北美也成立了专门的研发实验室,差不多在今年的第三季度可以拿到相应的测试和标准,这样的话可以可以更好的服务于国内电池客户。






IPG去年收购了一家加拿大的公司叫LGD,它翻译出来就是焊缝的熔深动态检测,这台设备可以和IPG的激光器和焊接头很好的结合在一起,可以实现焊前对接面的间隙焊接工件的高度、焊接过程中熔深的实地测量、焊后表面质量等等几个方面综合的测量,实际测量的熔深和在线的熔深有很好的一致性。


而且还可以实时的提取到这个小孔的行码,即右边黑色小孔的形貌图,这样就可以很更好的监测实际的激光焊接的质量,确保安全性。


西安激光技术


通常, 由感应线圈或钨极隋性气体(TIG)来进行焊接。Attl和Matex PM联合研发了一套新方案——激光焊接,这种加工工艺具有很多技术和成本优势,但是也存在一些挑战。下面我们来讨论一下。


焊接速度


通常这类生产线最重要的参数是生产速度,而生产速度是受焊接工艺和最后切割情况的限制。来看一下最常见的焊接光束配置:对头链接1毫米厚的材料。运用激光焊接,很容易达到10 m/min的焊接速度,这比常规TIG焊接要快很多,却要比感应焊接慢。但是,在甚至更厚的材料上激光焊接也可以达到这一速度,这主要取决于激光功率和投资预算。目前,在一个已经安装好的生产线上,激光焊接速度已经超过20 m/min。


热输入/能耗


常规焊接和激光焊接最大的不同在于,激光焊接的整体热输入要低。造成这一结果的原因是激光光束制造出狭窄的焊接接缝并将能量从光束上快速传至材料。我们估算了在厚度为1mm的高强度钢上进行焊接的能量输出,使用激光焊接的话,约为15 J/cm,使用常规焊接则至少60 J/cm, 而使用熔化极气体保护焊接为85 J/cm。


这一估算结果对于计算运算结果极为重要,并对焊缝的机械性能产生重要影响,这通常在激光焊接时会产生更好的效果,但是快速冷却材料或焊接的速度如果过高,也会导致意想不到的问题。


焊缝性能


在基本材料上,任何技术产生的焊缝都有三个基本区域——熔区、热影响区和过渡区。激光焊接由于其快速冷却率,产生的焊缝更窄,这是一个优点, 因为这造成基本材料的变形更少,热降解更低。但是,在焊接高碳钢时,快速冷却也会成为一个问题,尤其是预计到随后的循环负荷。在这种情况下,热影响区将变得过硬,易龟裂。通过选择合适的激光光源、确定焦点尺寸以及其它焊接参数等细致的技术开发能够解决这一问题。某些情况下, 甚至需要预热或焊后加热。因此,相较于其它技术,激光焊接能够更好地焊接“棘手”钢材。


将用于轻便型汽车构造的高强度钢都是使用激光焊接,从而保持其强度和可塑性,这与常规焊接截然不同,常规焊接会破坏这些钢材的独特微观结构, 并且将钢材的机械性能降至和普通低碳钢水平。


焊缝质量


另外一个问题是焊缝质量及其在长期生产过程中的稳定性。通常,激光焊缝的质量更好,表面变形更少,氧化率更低等。在根侧的焊接飞溅是有限的, 其下方甚至不需要使用保护气体。焊接固定质量也是选择激光焊接最为重要的一个理由。


但是,正确地设定激光加工工艺则要复杂得多,因为这一工艺是一个小光点快速移动,因而无法手动对工艺波动或瑕疵做出反应。设备供应商必须将焊接系统制造得尽可能坚固耐用,从而能够长期保持稳定和正确的设置,即使是在恶劣的工业环境中。


安装一套焊缝质量检查系统大有裨益,因为它能够检查焊缝的几何结构以及/或者焊接工艺的稳定性。通常此类系统必须学会识别运作正常情况下的焊缝结构,这需要花费一些时间。但是随后,操作员可以进行100%的即时质量检查,这是一项很大的优势,在某些时候甚至是“必须”。


保护气体


激光焊接系统据称只要从上方使用普通氙气。氦或者混合气体具有某些优势,但是成本更高。这可能看起来是一个小问题,但是气体价格对于不同技术甚至不同的激光系统的整体运行成本来说极为重要。

西安激光焊接

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