Como portador de otras partes del automóvil, la tecnología de fabricación de la carrocería determina directamente la calidad general de fabricación del automóvil. En el proceso de fabricación de carrocerías de automóviles, la soldadura es un proceso de producción importante. Las tecnologías de soldadura utilizadas actualmente para la soldadura de carrocerías de automóviles incluyen principalmente la soldadura por puntos por resistencia, la soldadura protegida con gas inerte fundido (soldadura MIG) y la soldadura por arco protegido con gas activo fundido (soldadura MAG), así como la soldadura láser.
Como tecnología de soldadura avanzada con integración óptico-mecánica, la tecnología de soldadura láser tiene las ventajas de alta densidad de energía, velocidad de soldadura rápida, baja tensión y deformación de soldadura y buena flexibilidad en comparación con la tecnología de soldadura de carrocería tradicional.
La estructura de la carrocería del automóvil es compleja y las partes de la carrocería son principalmente componentes curvos y de paredes delgadas. La soldadura de carrocerías de automóviles se enfrenta a dificultades de soldadura, como variaciones en los materiales de la carrocería, distintos espesores de las partes de la carrocería, diversas trayectorias de soldadura y formas de unión. Además, la soldadura de carrocerías de automóviles tiene altos requisitos en cuanto a calidad y eficiencia de la soldadura.
Basándose en los parámetros adecuados del proceso de soldadura, la soldadura láser puede garantizar una alta resistencia a la fatiga y resistencia al impacto de piezas clave de la carrocería del automóvil al soldar, garantizando así la calidad y la vida útil de la soldadura de la carrocería. La tecnología de soldadura láser puede adaptarse a la soldadura de piezas de carrocería con diferentes formas de unión, diferentes espesores y diferentes tipos de materiales, satisfaciendo la demanda de flexibilidad en la fabricación de carrocerías. Por lo tanto, la tecnología de soldadura láser es un medio técnico importante para lograr un desarrollo de alta calidad en la industria automotriz.
Proceso de soldadura láser para carrocerías de automóviles.
Principio del proceso de soldadura por fusión profunda con láser: cuando la densidad de potencia del láser alcanza un cierto nivel, la superficie del material se vaporiza, formando así un ojo de cerradura. Cuando la presión del vapor del metal dentro del agujero alcanza el equilibrio dinámico con la presión estática y la tensión superficial del líquido circundante, el láser puede irradiar a través del ojo de la cerradura hasta el fondo del agujero y, con el movimiento del rayo láser, se forma una soldadura continua. formado. En el proceso de soldadura por fusión profunda por láser, no es necesario agregar fundente auxiliar ni relleno para soldar el material de la pieza de trabajo en uno solo.
La costura de soldadura obtenida mediante soldadura por fusión profunda con láser es generalmente suave y recta con una pequeña deformación, lo que favorece la mejora de la precisión de fabricación de la carrocería del automóvil. La resistencia a la tracción de la soldadura es alta, lo que garantiza la calidad de la soldadura de la carrocería. La velocidad de soldadura es rápida, lo que favorece la mejora de la eficiencia de la producción de soldadura.
En el proceso de soldadura de carrocerías de automóviles, el uso del proceso de soldadura por fusión profunda con láser puede reducir significativamente la cantidad de piezas, moldes y herramientas de soldadura, reduciendo así el peso muerto de la carrocería y los costos de producción. Sin embargo, el proceso de soldadura por fusión profunda con láser es menos tolerante al espacio de ensamblaje de las piezas a soldar, y el espacio de ensamblaje debe controlarse entre 0,05 y 2 mm. Si el espacio de montaje es demasiado grande, se producirán defectos de soldadura como porosidad.
Las investigaciones actuales muestran que en la soldadura de carrocerías del mismo material, optimizando los parámetros del proceso de soldadura por fusión profunda por láser, es posible obtener una soldadura con buena formación de superficie, menos defectos internos y excelentes propiedades mecánicas. Las excelentes propiedades mecánicas de la soldadura pueden cumplir con los requisitos de uso de los componentes soldados de carrocerías. Sin embargo, en la soldadura de carrocerías de automóviles, la aleación de aluminio-acero como representante del proceso de soldadura por fusión profunda con láser de metales heterogéneos no está maduro, aunque al agregar una capa de transición se puede obtener un excelente rendimiento de la soldadura, pero los diferentes materiales de la capa de transición en la El mecanismo de influencia de la capa IMC y su efecto sobre la microestructura del mecanismo de soldadura no está claro; es necesario un estudio más profundo.
Proceso de soldadura de llenado de alambre láser para carrocería de automóvil
El proceso de soldadura de relleno por láser se basa en el siguiente principio: una unión soldada se forma rellenando previamente la soldadura con un alambre específico o alimentando el alambre simultáneamente durante el proceso de soldadura por láser. Esto equivale a introducir una cantidad aproximadamente homogénea de material de alambre en el baño de soldadura durante la soldadura por fusión profunda con láser. El siguiente diagrama muestra el proceso de soldadura de relleno por láser.
En comparación con la soldadura por fusión profunda con láser, la soldadura de relleno con láser tiene dos ventajas en la soldadura de carrocerías de automóviles: en primer lugar, puede mejorar significativamente la tolerancia del espacio de ensamblaje entre las piezas de la carrocería que se van a soldar y resolver el problema del requisito de un espacio de bisel alto para la soldadura por fusión profunda con láser. ; en segundo lugar, puede mejorar la distribución del tejido en el área de soldadura mediante el uso de alambres con diferentes contenidos de composición y luego regular el rendimiento de la soldadura.
En el proceso de fabricación de carrocerías de automóviles, el proceso de soldadura de relleno por láser se utiliza principalmente para soldar piezas de aleación de aluminio y acero de la carrocería. Especialmente en el proceso de soldadura de piezas de aleación de aluminio de carrocerías, la tensión superficial del baño fundido es pequeña, lo que puede conducir fácilmente al colapso del baño fundido, mientras que el proceso de soldadura de relleno por láser puede resolver mejor el problema del colapso del baño fundido. mediante la fusión del alambre en el proceso de soldadura láser.
Proceso de soldadura láser de carrocerías de automóviles
El proceso de soldadura fuerte por láser se basa en el siguiente principio: utilizando un láser como fuente de calor, el rayo láser se enfoca y se irradia sobre la superficie del alambre, el alambre se funde, el alambre derretido gotea y llena la pieza a soldar. y se producen efectos metalúrgicos tales como fusión y difusión entre el material de soldadura fuerte y la pieza de trabajo, uniendo así la pieza de trabajo. A diferencia del proceso de soldadura de relleno por láser, el proceso de soldadura fuerte por láser solo funde el alambre y no la pieza a soldar. La soldadura fuerte con láser tiene una buena estabilidad de soldadura, pero la resistencia a la tracción de la soldadura resultante es baja. La Figura 3 muestra la aplicación del proceso de soldadura fuerte por láser en la soldadura de cubiertas de maleteros de automóviles.
En el proceso de soldadura de carrocerías de automóviles, el proceso de soldadura fuerte por láser se utiliza principalmente para soldar las partes de la carrocería que no requieren una alta resistencia de unión, como la soldadura entre la cubierta superior y los marcos laterales, la soldadura entre las partes superior e inferior del equipaje. cubierta del compartimento, etc. La cubierta superior de VW, Audi y otros modelos de gama media y alta utilizan un proceso de soldadura láser.
Los principales defectos en las uniones soldadas con láser de carrocerías de automóviles incluyen roce de bordes, porosidad, deformación de la soldadura, etc., y los defectos se pueden suprimir significativamente regulando los parámetros del proceso y utilizando un proceso de soldadura fuerte con láser de enfoque múltiple.
Proceso de soldadura compuesta por arco láser para carrocerías de automóviles
El principio del proceso de soldadura compuesta por arco láser es el siguiente: se utilizan dos fuentes de calor, láser y arco, para actuar simultáneamente sobre la superficie de la pieza a soldar, y la pieza de trabajo se funde y solidifica para formar una costura de soldadura. El siguiente diagrama muestra el proceso de soldadura por arco láser.
La soldadura compuesta por arco láser combina las ventajas de la soldadura por láser y la soldadura por arco: primero, bajo la acción de fuentes de calor duales, se puede aumentar la velocidad de soldadura, la entrada de calor se vuelve más pequeña, la deformación de la soldadura es pequeña, manteniendo las características de la soldadura por láser. ; en segundo lugar, mejor capacidad de puenteo, la tolerancia al espacio del ensamblaje es mayor; En tercer lugar, la velocidad de solidificación del baño fundido se vuelve más lenta, lo que favorece la eliminación de poros, grietas y otros defectos de soldadura, mejora la organización y el rendimiento de la zona afectada por el calor. Cuarto, debido al arco, es capaz de soldar. Materiales con alta reflectividad y alta conductividad térmica, con una gama más amplia de materiales aplicados.
En el proceso de fabricación de carrocerías de automóviles, el proceso de soldadura compuesta por arco láser consiste principalmente en soldar componentes de aleación de aluminio de la carrocería y metales diferentes de aleación de aluminio y acero, para el espacio de ensamblaje de las partes más grandes de la soldadura, como la parte de la puerta del automóvil de la ubicación de Durante la soldadura, esto se debe a que el espacio del ensamblaje favorece el rendimiento del puente de soldadura compuesto por arco láser. Además, la tecnología de soldadura compuesta por arco láser MIG también se aplica a la posición de las vigas laterales del techo de la carrocería de Audi.
En el proceso de soldadura de carrocerías de automóviles, la soldadura compuesta por arco láser tiene la ventaja de una gran tolerancia de separación en comparación con la soldadura láser simple; sin embargo, la soldadura compuesta por arco láser requiere una consideración integral de la posición relativa del láser y el arco, los parámetros de soldadura láser, el arco. parámetros y otros factores. El comportamiento de transferencia de calor y masa del proceso de soldadura por arco láser es complejo, especialmente la regulación de la energía de la soldadura de materiales heterogéneos y el mecanismo de regulación del grosor y del tejido del IMC aún no está claro y requiere un mayor fortalecimiento de la investigación.
Otros procesos de soldadura láser de carrocerías de automóviles
La soldadura por fusión profunda por láser, la soldadura de relleno por láser, la soldadura fuerte por láser y la soldadura compuesta por arco láser y otros procesos de soldadura tienen una teoría más madura y una amplia gama de aplicaciones prácticas. A medida que aumentan los requisitos de la industria automotriz para la eficiencia de la soldadura de carrocerías y aumenta la demanda de soldadura de materiales diferentes en la fabricación liviana, la soldadura por puntos láser, la soldadura por oscilación láser, la soldadura por rayos múltiples y la soldadura por vuelo por láser han ganado atención.
Proceso de soldadura por puntos láser
La soldadura por puntos láser es una tecnología avanzada de soldadura láser con ventajas sobresalientes de velocidad de soldadura rápida y alta precisión de soldadura. El principio básico de la soldadura por puntos con láser es enfocar el rayo láser en un punto de la pieza a soldar, de modo que el metal en ese punto se funda instantáneamente, y ajustando la densidad del láser para lograr un efecto de soldadura por conducción térmica o soldadura por fusión profunda. Cuando el rayo láser deja de funcionar, el metal líquido refluye, se solidifica y forma una junta.
Hay dos formas principales de soldadura por puntos con láser: soldadura por puntos con láser pulsado y soldadura por puntos con láser continuo. El rayo láser en la soldadura por puntos con láser pulsado tiene una energía máxima alta, pero el tiempo de acción es corto y generalmente se usa para soldar metales ligeros como aleaciones de magnesio y aleaciones de aluminio. En la soldadura por puntos láser continua, el rayo láser tiene una potencia promedio alta y un tiempo de acción láser prolongado, y se utiliza principalmente para soldar acero.
En la soldadura de carrocerías de automóviles, en comparación con la soldadura por puntos de resistencia, la soldadura por puntos láser tiene las ventajas de una trayectoria de soldadura por puntos de diseño propio y sin contacto, que puede satisfacer la demanda de soldadura de alta calidad en diferentes espacios entre solapes de los materiales de carrocerías de automóviles.
Proceso de soldadura por oscilación láser.
La soldadura por oscilación láser es una nueva tecnología de soldadura láser que se ha propuesto en los últimos años y ha recibido una amplia atención. El principio de esta tecnología es lograr una oscilación rápida, ordenada y pequeña del rayo láser integrando un espejo oscilante en el cabezal de soldadura láser, logrando así el efecto de agitar el rayo mientras avanza durante la soldadura láser.
Las principales trayectorias de oscilación en el proceso de soldadura por oscilación láser incluyen: oscilación transversal, oscilación longitudinal, oscilación circular y oscilación infinita. El proceso de soldadura por oscilación láser tiene ventajas significativas en la soldadura de carrocerías de automóviles, ya que el estado de flujo del baño de fusión cambia significativamente mediante la oscilación del rayo láser, por lo que el proceso puede eliminar defectos no fundidos, lograr el refinamiento del grano y suprimir la porosidad en la soldadura de el mismo material de carrocería y mejora los problemas de mezcla insuficiente de diferentes materiales y malas propiedades mecánicas de la costura de soldadura en la soldadura de materiales de carrocería diferentes.
Proceso de soldadura por rayos múltiples
Actualmente, los láseres de fibra se pueden utilizar para dividir un único rayo láser en múltiples rayos láser utilizando un módulo de división de haz instalado en el cabezal de soldadura. La soldadura con múltiples rayos láser equivale a aplicar múltiples fuentes de calor en el proceso de soldadura. Al ajustar la distribución de energía del haz, diferentes haces pueden lograr diferentes funciones, tales como: el haz con mayor densidad de energía es el haz principal, responsable de la soldadura por fusión profunda; el subhaz con menor densidad de energía puede limpiar y precalentar la superficie del material y aumentar la absorción de la energía del rayo láser por parte del material.
El proceso de soldadura con rayos múltiples láser puede mejorar el comportamiento de evaporación del vapor de zinc y el comportamiento dinámico del baño de fusión durante la soldadura de láminas de acero galvanizado, mejorar el problema de las salpicaduras y mejorar la resistencia a la tracción de la costura de soldadura.
Proceso de soldadura por vuelo láser.
La tecnología de soldadura por vuelo láser es una nueva tecnología de soldadura láser con alta eficiencia de soldadura y diseño autónomo de la trayectoria de soldadura. El principio básico de la soldadura por vuelo láser es que cuando el rayo láser incide sobre los espejos X e Y del espejo de escaneo, el ángulo del espejo se controla mediante programación autónoma para lograr la desviación del rayo láser en cualquier ángulo.
Tradicionalmente, la soldadura láser de carrocerías de automóviles se basa principalmente en el robot de soldadura para impulsar el cabezal de soldadura láser para lograr un movimiento sincrónico para lograr el efecto de soldadura. Sin embargo, el movimiento alternativo repetitivo del robot de soldadura limita gravemente la eficiencia de la soldadura de carrocerías debido al gran número de soldaduras y a la gran longitud de las mismas. Por el contrario, la soldadura láser por vuelo se puede lograr dentro de un cierto rango simplemente ajustando el ángulo del reflector. Por lo tanto, la tecnología de soldadura láser puede mejorar significativamente la eficiencia de la soldadura y tiene una amplia perspectiva de aplicación.
Resumen
Con el desarrollo de la industria automotriz, el futuro de la tecnología de soldadura de carrocerías continuará desarrollándose tanto en el proceso de soldadura como en la tecnología inteligente.
Las carrocerías de automóviles, especialmente las carrocerías de vehículos de nueva energía, se están desarrollando hacia el peso ligero. Las aleaciones ligeras, los materiales compuestos y los materiales heterogéneos se utilizarán más ampliamente en la carrocería de automóviles, el proceso de soldadura láser convencional es difícil de cumplir con sus requisitos de soldadura, por lo que el proceso de soldadura eficiente y de alta calidad se convertirá en la tendencia de desarrollo futuro.
En los últimos años, el proceso de soldadura láser emergente, como la soldadura por oscilación láser, la soldadura por haz múltiple, la soldadura por vuelo por láser, etc., ha sido la investigación teórica inicial y la exploración del proceso en la calidad y eficiencia de la soldadura. El futuro debe ser el proceso emergente de soldadura láser y los materiales livianos para carrocerías de automóviles, la soldadura de materiales heterogéneos y otros escenarios estrechamente combinados, el diseño de la trayectoria de oscilación del rayo láser, el mecanismo de acción de energía de múltiples rayos láser y la mejora de la eficiencia de la soldadura en vuelo y otros aspectos de la tecnología. Investigación en profundidad para explorar un proceso maduro de soldadura de carrocerías de automóviles livianos.
La tecnología de soldadura láser de carrocerías se está integrando profundamente con la tecnología inteligente, la detección en tiempo real del estado de soldadura láser de carrocerías y el control de retroalimentación de los parámetros del proceso tienen un papel decisivo en la calidad de la soldadura. La tecnología de soldadura láser inteligente actual se utiliza principalmente para la planificación y seguimiento de la trayectoria previa a la soldadura y para la inspección de calidad posterior a la soldadura. La investigación nacional y extranjera sobre la detección de defectos de soldadura y la regulación adaptativa de parámetros aún está en sus inicios, y la tecnología de control adaptativo de los parámetros del proceso de soldadura láser no se ha aplicado en la fabricación de carrocerías.
Por lo tanto, para la aplicación de la tecnología de soldadura láser en las características del proceso de soldadura de carrocerías de automóviles, el futuro debe desarrollarse con un sistema de detección inteligente de soldadura láser con núcleo multisensor avanzado y un sistema de control de robot de soldadura de alta precisión y velocidad para garantizar que la soldadura láser Tecnología inteligente en tiempo real y precisión de cada enlace, a través del enlace "planificación de trayectoria previa a la soldadura - parámetros de soldadura control adaptativo inspección en línea de calidad posterior a la soldadura", para garantizar un procesamiento eficiente y de alta calidad.
La empresa de automatización láser Maven se centra en la industria del láser durante 14 años, nos especializamos en soldadura láser, tenemos una máquina de soldadura láser con brazo robótico, una máquina de soldadura láser automática de mesa, una máquina de soldadura láser portátil, además, también tenemos una máquina de soldadura láser y una máquina de corte por láser. y máquina de grabado y marcado láser, tenemos muchos casos de soluciones de soldadura láser, si está interesado siempre puede contactarnos.
Hora de publicación: 09-dic-2022
