先进激光技术在汽车部件加工中的应用

作者:王 牌 文章来源:通快(中国)有限公司 发布时间:2014-11-03
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通快能提供从气体激光(CO2)到固体激光(棒状激光、半导体激光、碟片激光和光纤激光)以及激光加工系统和周边产品(光纤、加工头),凭借众多的激光种类和先进的加工技术,通快激光在各个行业都有着广泛的应用。

通快不仅能为客户提供先进的激光设备,更是行业先进技术和工艺的领导者。从设备、方案到后期优质的服务,通快能够助力汽车行业客户在市场竞争中获得更高质量的增长,为其赢得更高的竞争力。

在冲压车间的应用

随着冲压车间自动化程度的提高,尤其是热冲压高强钢在车身上使用的增多,令激光技术在冲压车间的应用越来越广泛。

通快碟片式光纤传导激光器的模块化配置、极高的二极管寿命、优化高效的谐振设计 、不惧热反射损坏、能量反馈控制以及优秀的光束管理等优势保证了激光加工的可靠性,过程的稳定以及运行成本的经济性。

在开卷下料中使用通快碟片二维激光切割,可以降低因传统切割带来的模具损耗,并通过软件控制来提高材料利用率,减少浪费;再使用通快脉冲激光烧蚀钣金表面涂层,改善拼焊区域性能;然后利用碟片激光进行激光拼焊,实现不同种类、不同厚度以及不同材料板材的高质量焊接,保证了加热后热冲压阶段的板材质量,确保符合工艺及轻量化要求。热冲压结束后,通快还提供激光熔覆技术用于维护冲压模具以及专业的切割工作站Trulaser Cell 8030高速动态化切割热成形高强钢,使得超过1500MPa高强钢的切割仍然快速、精准并且智能化。通快还能提供电磁或者激光方式的局部加热设备,改善汽车部件局部性能(例如B柱的弱化),最后再使用脉冲激光进行打标刻字等工艺。


图1 汽车B柱的激光切割

在车身方面的应用

车身车间的激光应用主要有两大类,一个是车顶、后盖等外部表面件的激光钎焊;另一个是车门、座椅、座椅调节器以及仪表盘支持件等的激光飞行焊。

激光钎焊使得焊缝饱满、平滑,无需后续的打磨、贴胶条密封等工艺,因此越来越多地被汽车制造企业所采用。除碟片激光能够满足于激光钎焊要求外,通快专为钎焊及熔覆工艺开发的半导体激光(TruDiode laser)更能完美地满足钎焊工艺所需的光束质量及其分布,其光电转化效率可以达到40%以上,非常紧凑的体积(约0.65)及模块化的设计使得整个光源的使用成本降到了最低。

激光飞行焊区别于传统激光焊的特点是消除了非生产性时间(定位时间),保证激光在线时间最大化,并且激光飞行焊非接触于工件,对于夹具及焊缝的设计来说更加灵活,相比于其他焊接,激光飞行焊很大程度上减少了工件所需的凸面(焊接面),并且其自定义焊缝形式更是优化了焊缝强度,使得部件的材料重量有所减轻,节约了成本,增加了设计的灵活性。

通快除了能够提供符合激光飞行焊接要求的高光束质量的激光源以外(通常碟片激光因其光束质量高、不惧反射等优势越来越多地用在激光飞行焊工艺中),还能提供激光飞行焊系统所需的光纤和振镜头(PFO)。激光振镜头(PFO)和机器人同步加速激光焊接过程,高速动态性能使得扫描速度达到700m/min,可高速点焊、缝焊、叠焊、对接焊、角焊和搭接焊,加之激光飞行焊更小的占地面积以及更少的维修成本使其能广泛地应用于车门、座椅、座椅调节器以及仪表盘支持件等的焊接。


图2 齿轮的激光焊接——传统型Vs激光焊接型

在动力传动系统中的应用

激光在动力系统部件加工的应用主要有4种,即激光焊接、感应加热、表面清洁和激光打标。通快以其独特的技术优势和广阔的产品范围能够为各个应用提供相应的设备和技术,以动力系统中的激光焊接为例:从2000年一些德国汽车厂使用激光实现了对齿轮的焊接开始,激光技术作为新的工艺被越来越多地应用在动力总成部件的加工之中。以差速齿轮的焊接为例,激光焊可以使传统的螺柱紧固型叠加形式改变为直接压紧形式再进行焊接,这样不但可以很大程度地节约材料和成本、降低齿轮重量,还使得整体结构更加紧凑,齿轮能承载的转矩更大、噪声更低。

通快不断研发新产品,同时专注工艺技术的开发,例如在焊接含碳量较高(>0.25%)的材料时,为了避免焊接完冷裂的发生,通快使用双焦点激光头焊接并且降低焊接速度,从而减少了马氏体以及焊缝裂缝的形成。

此外,通快还能为动力系统部件的表面清洁以及后期打标提供相应的设备与方案。使用TruMark系列激光清除工件表面油污及杂质,可以提高焊接性能、减少飞溅并降低加工过程中的污染。


图3 车门的激光飞行焊

在电动汽车上的应用

除了相同于传统汽车上的焊接、切割等应用外,通快针对电动汽车的独特性开发了相应的产品及技术。例如在电池的生产中,使用通快碟片激光TruDisk1-3KW搭配可编程扫描激光头PFO,可以实现对铝电池外壳低热输入、无变形以及高效率的焊接,保证了壳体和焊缝密封性。同样的工艺还可以用在电池接触端子的快速焊接上,实现不同材料、无焊缝和无污染的焊接要求。


图4 激光打标

在汽车零部件上的应用

通快激光在汽车零部件及内饰的生产中也有着非常广泛的应用。从内饰件和仪表盘架的切割到打标,从安全气囊壳的焊接到喷油嘴的微加工,从金属材料到非金属材料,通快以其优越的技术和领导性的眼光为汽车部件的激光应用不断探索并提供解决方案。例如,通快激光对塑料的焊接,使得汽车遥控钥匙、刹车灯组件实现了软硬材料的连接,焊痕不明显,焊后对工件无损伤并且不会产生微粒,焊缝美观且非常牢固,已被广泛采用。

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