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新型绿色焊接技术——激光步进线焊机

星之球科技 来源:IPG光纤激光器2015-07-30 我要评论(0 )   

在与INPRO的合作中,技术人员对电阻点焊工艺与激光步进线焊工艺进行了包括基本的物理技术性能、零部件使用性能、碰撞性能和经济性等方面的指标对比。

      在与INPRO的合作中,技术人员对电阻点焊工艺与激光步进线焊工艺进行了包括基本的物理技术性能、零部件使用性能、碰撞性能和经济性等方面的指标对比。评估数据显示,LSS在焊接质量上甚至优于电阻点焊;在完成相同焊接任务时,LSS所需时间仅为电阻点焊的一半。经济效益评估结果表明,如果是800单元全自动生产线,三班运转,成本可降低6%-10%。
 
       近几十年来,激光焊接技术已经逐步发展成为汽车制造及精密加工行业焊接技术中不可分割的一部分。无论是动力系统中的精密预制部件焊接,还是客户定制板材的生产,都能够通过激光实现。然而,要想在普通的车身生产车间使用激光器,可能会有点困难,这主要是由于激光工艺对夹具的精确度及焊缝追踪的灵活性有很高的要求,此外还需要配备激光安全房,在现有条件下,这些无疑都成为应用激光焊接工艺的障碍。
 
       更高的二氧化碳排放标准意味着生产商必须进一步降低车体重量。为了达到减重目的,在降低法兰宽度的同时,人们开始使用高强钢和铝合金材料。在该应用领域中,激光步进线焊机(LSS)为用户提供了除标准激光焊接(如远程激光焊接)及标准电阻点焊之外的新选择。LSS与IPG高效光纤激光器相结合,使用户在朝着“节能省钱“的目标前进一大步。
 
   关于激光步进线焊机(LSS)
 
       LSS,也就是我们所说的“IPG激光步进线焊机”,兼具多重优势,能够极大地简化激光技术在车身生产车间内的应用。使用LSS时,将需要接合的板材置于两个夹片之间,先用可控制的力(≤3 kN)压合,然后在一个集成的激光屏蔽外壳内将工件焊接在一起。摆动焊缝最长可达40mm。摆动频率、焊接速度及焊接长度均可通过编程控制及调整。通常情况下,产生的焊接烟尘都会处于上方压力元件的屏蔽之内,受到压缩空气的抑制,并被抽离到旁边的专用仪器内。在焊接不锈钢、铝或是钛时(如图1所示),可以使用保护气体,确保表面清洁,防止氧化。
 
   LSS用于白车身钣金件的焊接
 
       如今,高强钢在车身设计中的应用越来越广泛,与此同时,生产商对于接合区域焊点刚度的要求也越来越高,在很多情况下,传统的电阻点焊工艺已经很难满足要求,其中一个原因是电阻点焊对焊点间距有一定的限制,另一个原因是较高的热输入会对材料产生不良影响。我们来看一个例子。Volkswagen Golf VII车身所采用的接合工艺使接口具有很高的强度,这样能提供很多优势,如图2所示的A柱三角窗,以及B柱与门槛的交叉连接。
 
       在焊接三角窗时,增加连接处的强度是很重要的。此外,在焊接B柱与门槛的交叉连接时,LSS还能够缩短加工时间,用9条激光焊缝代替26个电阻点焊形成的焊点。在车顶焊接中,4条摆动激光焊缝可以代替10个电阻点焊形成的焊点(如图3所示)。
  
      激光点焊在焊接外面板及悬挂零件时还有独特的优势。这些应用的特点是焊缝长度较小,所使用的光纤激光器具有更好的光束质量,通常激光器功率小于1 kW。在该应用中,可以使用所谓的“微步焊接”,长度不超过12 mm,而且焊缝位置可以非常靠近切割边缘。
 
     使用“微步焊接”时,法兰宽度只要6 mm,这一点对于敏感构件特别重要,例如图5所示的车窗上边框。与传统的电阻点焊工艺不同的是,在使用激光焊接工艺时,板材只需要在焊接之前固定,而且在加工之前或之后不会变形。另外,在使用电阻点焊工艺时,电极头对材料形成的压力会导致焊点周围区域的材料产生塑性变形,进而造成整个部件变形。在这一点上,无作用力的的激光焊接工艺具有显著优势。
 
       对于那些焊缝数量较少,或是可变性较高的部件而言,手持式LSS3系统是最佳选择。在这类应用中,借助关节臂和平衡器,一名操作员就可以轻而易举地将激光焊枪(重量:38 kg)移动至所需的焊接位置(如图6所示),然后进行手动焊接。伺服器驱动焊枪闭合,将两个部件通过夹紧力压合在一起,随后触发激光器,根据设定完全熔透所需的激光功率进行自动焊接。
 

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