激光技術將成為車身焊(hàn)接技術的(de)“主力軍”
發布時間:2011-9-8
激光技術將成為(wéi)車身焊接(jiē)技術的“主(zhǔ)力(lì)軍”:
在汽車工業(yè)中,焊接是一個(gè)關鍵環節,采用恰當的焊接方式具有可以提高車身抗碰撞能力,降低車身的重量、造車成本和油耗以及簡化(huà)總裝工序等優勢。電阻栓(shuān)焊是當今最普遍的焊接(jiē)方式之一(yī),但是專家預言在未來的5~10年中這種方式將(jiāng)被淘汰,而(ér)金屬填充保護氣焊也將失去其以往的重要性,與之相反,激光焊接成為熱門話題。對於已被使用數年的(de)傳統焊接工藝來(lái)說(shuō),很難再對其工(gōng)藝過程、焊接速度和質量進行改進;但對於激光拚焊(hàn)來說,卻有著極大的提(tí)升空間。
激光焊接
1、過程及必要設施
激(jī)光(產生於被刺(cì)激(jī)的輻(fú)射放射物的光的放大作用)是一種特殊性質的光,單色並且連貫,因此可以將光集中於(yú)要做(zuò)鋼融(róng)解的一個微小斑(bān)點上。要創造激光輻射,就需要激光媒介。在將能量從外向內轉入到這個媒介中的同時,可以產生(shēng)被刺激的分子。在諧振器中這束單色光將在(zài)兩個鏡子之間反射,由反射產生出時間和空間凝(níng)聚的光子,其中一個部(bù)分透明(míng)的鏡子能將這條射線反射出這台(tái)諧振器。
針對(duì)大功率應用的重要激光器有兩(liǎng)種:二氧化碳激光器(qì)和釹:釔鋁石榴石激光(guāng)器。二氧化碳激光器是氣體(tǐ)激光(guāng),即為產生出激光輻射所使用的(de)媒介是氣體(tǐ),刺激過程就是放電過(guò)程,二氧化碳激光的波長為10.6mm。釹:釔鋁石榴石激(jī)光器是固體激光(guāng),激光放射媒(méi)介是釹原子在氧化鋁中的點陣。由於(yú)激光放射原子(zǐ)的(de)密度(dù)比較高, 因此固體激光的大小比氣體激光要小,釹:釔鋁石榴石激光的波長(zhǎng)為1064nm,是二氧化碳激光的十分之一。
二氧化(huà)碳激(jī)光是現在比較強有力的激光,但釹:釔鋁石榴石(shí)激光(guāng)的操控係(xì)統極具優(yōu)勢。由於二氧化(huà)碳激光的(de)波長為10.6mm,所以必須要安裝一個“陡(dǒu)坡(pō)”裝置,這就限製了可能的運動方式。而釹:釔鋁石榴石激光的輻射可以用靈活的纖維質(zhì)光學波導進行引導(dǎo),因此可(kě)以允許激光發射頭(tóu)進行(háng)自由移動。
2、優勢及要求
激光焊接最(zuì)重要的(de)優勢在於能夠將非常高的能量聚焦於一點,激光束打在兩(liǎng)個要焊接(jiē)部分的邊緣,輸入能量把金屬加熱並將其融化。在激光(guāng)束作用以後,溶化的材(cái)料將迅速冷卻。在(zài)這個過程(chéng)中,有一小部分的數量將進入被焊接的零件(jiàn)中。在焊接減少熱變形的同(tóng)時,也減少了輸入的熱能量。減少因熱量影響的(de)變形,並增加對(duì)準確性的糾正,可以節省大量金錢和時間。
然(rán)而,如何提高焊接速度和減少低能量輸入是目前麵臨的挑戰。在(zài)被供熱的區域減少低能量輸(shū)入雖有它的(de)好處:珠光體、馬(mǎ)氏體(tǐ)和奧(ào)氏體接(jiē)縫結構(gòu)的複(fù)雜鋼型(xíng)不會大範圍改變結構,這(zhè)一特點同樣(yàng)適用於其它(tā)鋼,如被限定好(hǎo)碳沉澱的IF鋼;但另一方麵也(yě)存在一些(xiē)不足,少量的能量會導致(zhì)快速冷(lěng)卻,熱能將被導入冷(lěng)卻部位。
為(wéi)減少接縫的硬化,小心調整焊接的速度參數、激光功率、冷卻比(bǐ)率和焦點位置是非常重要的。而為防止金(jīn)屬進一(yī)步硬化,還需(xū)采用保護氣體加以保護,如氬氣和氦氣等不會在(zài)材料中發生任何熱反應(yīng)的氣體。
激光光束(shù)的小光點尺寸引起的另一(yī)個問題是切邊(biān)質量,如果在(zài)兩(liǎng)個零件中(zhōng)間有要進行焊(hàn)接的接縫,激光束要保證通過材料時不會與其相接觸(chù)並將其融化(huà)。要避免這點,對零件精確性的要求(qiú)非常高。目前,使用領域較普遍的是(shì)連接(jiē)兩個零件的長縫,這能夠在越來越(yuè)多的車身空白處發現。
完成焊接後,焊縫區域的靜態、動態強度是非常重要的指標,因此,還需對焊縫區域(yù)抽(chōu)樣,進行破壞(huài)性抗拉強度測試(杯突測試),以檢驗焊縫區的拉伸成形性能。一般來說,焊(hàn)縫(féng)的拉(lā)伸強度比(bǐ)母材的(de)強度要高。
激光拚焊板工藝與傳統點焊搭接(jiē)工(gōng)藝的產品相比有諸多優勢:不僅降低了整車的製造(zào)成本、物流成本、整車重量、裝配公差、油耗和廢品率,而且減少了(le)外圍加強件數(shù)量,簡化了裝(zhuāng)配步驟及工(gōng)藝,同時使車輛的碰撞能力增強,衝壓成型率(lǜ)及(jí)抗腐能力提高(gāo)。此外(wài),由於避免(miǎn)使用密封膠,也為環保帶來利益。http://www.naibacnc.cn
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