Como portadora de outras partes do carro, a tecnologia de fabricação da carroceria determina diretamente a qualidade geral de fabricação do carro. No processo de fabricação de carrocerias de automóveis, a soldagem é um importante processo de produção. As tecnologias de soldagem usadas atualmente para soldagem de carrocerias automotivas incluem principalmente soldagem a ponto por resistência, soldagem com proteção de gás inerte fundido (soldagem MIG) e soldagem a arco com proteção de gás ativo fundido (soldagem MAG), bem como soldagem a laser.
Como uma tecnologia de soldagem avançada com integração óptico-mecânica, a tecnologia de soldagem a laser tem as vantagens de alta densidade de energia, velocidade de soldagem rápida, baixa tensão e deformação de soldagem e boa flexibilidade em comparação com a tecnologia tradicional de soldagem de carroceria automática.
A estrutura da carroceria do carro é complexa e as partes da carroceria são principalmente componentes curvos e de paredes finas. A soldagem de carrocerias automotivas enfrenta dificuldades de soldagem, como variações nos materiais da carroceria, espessuras variadas das partes da carroceria, diversas trajetórias de soldagem e formas de juntas. Além disso, a soldagem de carrocerias automotivas possui altos requisitos de qualidade e eficiência de soldagem.
Com base em parâmetros de processo de soldagem adequados, a soldagem a laser pode garantir alta resistência à fadiga e resistência ao impacto das principais peças da carroceria durante a soldagem, garantindo assim a qualidade e a vida útil da soldagem da carroceria. A tecnologia de soldagem a laser pode se adaptar à soldagem de peças de carrocerias de automóveis com diferentes formas de juntas, diferentes espessuras e diferentes tipos de materiais, atendendo à demanda por flexibilidade na fabricação de carrocerias de automóveis. Portanto, a tecnologia de soldagem a laser é um meio técnico importante para alcançar o desenvolvimento de alta qualidade da indústria automotiva.
Processo de soldagem a laser para carrocerias automotivas
Princípio do processo de soldagem por fusão profunda a laser: Quando a densidade de potência do laser atinge um certo nível, a superfície do material vaporiza, formando um buraco de fechadura. Quando a pressão de vapor do metal dentro do furo atinge o equilíbrio dinâmico com a pressão estática e a tensão superficial do líquido circundante, o laser pode irradiar através do buraco da fechadura até o fundo do furo, e com o movimento do feixe de laser, uma solda contínua é formado. No processo de soldagem por fusão profunda a laser, não há necessidade de adicionar fluxo auxiliar ou enchimento para soldar o próprio material da peça em um.
A costura de solda obtida pela soldagem por fusão profunda a laser é geralmente lisa e reta com pequena deformação, o que contribui para melhorar a precisão de fabricação da carroceria do automóvel. A resistência à tração da solda é alta, o que garante a qualidade da soldagem da carroceria. A velocidade de soldagem é rápida, o que contribui para melhorar a eficiência da produção de soldagem.
No processo de soldagem de carrocerias automotivas, o uso do processo de soldagem por fusão profunda a laser pode reduzir significativamente o número de peças, moldes e ferramentas de soldagem, reduzindo assim o peso morto da carroceria e os custos de produção. No entanto, o processo de soldagem por fusão profunda a laser é menos tolerante à folga de montagem das peças a serem soldadas, e a folga de montagem precisa ser controlada entre 0,05 e 2 mm. Se a folga de montagem for muito grande, ocorrerão defeitos de soldagem, como porosidade.
Pesquisas atuais mostram que na soldagem de carrocerias automáticas do mesmo material, ao otimizar os parâmetros do processo de soldagem por fusão profunda a laser, é possível obter uma solda com boa formação superficial, menos defeitos internos e excelentes propriedades mecânicas. As excelentes propriedades mecânicas da solda podem atender aos requisitos de uso dos componentes soldados da carroceria de automóveis. No entanto, na soldagem de carrocerias de automóveis, o aço-liga de alumínio como representante do processo de soldagem por fusão profunda a laser de metal heterogêneo não está maduro, embora ao adicionar uma camada de transição possa obter excelente desempenho da solda, mas os diferentes materiais da camada de transição no O mecanismo de influência da camada IMC e seu efeito na microestrutura do mecanismo de soldagem não são claros, necessitando de um estudo mais aprofundado.
Processo de soldagem de enchimento de fio a laser para carroceria automática
O processo de soldagem a laser é baseado no seguinte princípio: Uma junta soldada é formada pré-preenchendo a solda com um fio específico ou alimentando o fio simultaneamente durante o processo de soldagem a laser. Isso equivale a alimentar uma quantidade aproximadamente homogênea de material de arame na poça de fusão durante a soldagem por fusão profunda a laser. O diagrama abaixo mostra o processo de soldagem de enchimento a laser.
Em comparação com a soldagem por fusão profunda a laser, a soldagem de preenchimento a laser tem duas vantagens na soldagem de carrocerias automotivas: em primeiro lugar, pode melhorar significativamente a tolerância da folga de montagem entre as peças da carroceria a serem soldadas e resolver o problema de alta exigência de folga chanfrada para soldagem por fusão profunda a laser ; em segundo lugar, pode melhorar a distribuição do tecido na área de solda usando fios com diferentes conteúdos de composição e, em seguida, regular o desempenho da solda.
No processo de fabricação de carrocerias de automóveis, o processo de soldagem de enchimento a laser é usado principalmente para soldar ligas de alumínio e peças de aço da carroceria. Especialmente no processo de soldagem de peças de liga de alumínio de carrocerias de automóveis, a tensão superficial da poça fundida é pequena, o que pode facilmente levar ao colapso da poça fundida, enquanto o processo de soldagem de enchimento a laser pode resolver melhor o problema do colapso da poça fundida através da fusão do fio no processo de soldagem a laser.
Processo de brasagem a laser para carrocerias automotivas
O processo de brasagem a laser é baseado no seguinte princípio: Usando um laser como fonte de calor, o feixe de laser é focado e irradiado na superfície do fio, o fio derrete, o fio derretido escorre e preenche a peça a ser soldada, e efeitos metalúrgicos, como fusão e difusão, ocorrem entre o material de brasagem e a peça de trabalho, unindo-se assim à peça de trabalho. Ao contrário do processo de soldagem de enchimento a laser, o processo de brasagem a laser derrete apenas o fio e não a peça a ser soldada. A brasagem a laser tem boa estabilidade de soldagem, mas a resistência à tração da solda resultante é baixa. A Figura 3 mostra a aplicação do processo de brasagem a laser na soldagem de tampas de bagagens automotivas
No processo de soldagem de carrocerias automotivas, o processo de brasagem a laser é usado principalmente para soldar as partes da carroceria que não requerem alta resistência de junta, como a soldagem entre a tampa superior e as bordas laterais, a soldagem entre a parte superior e inferior da bagagem tampa do compartimento, etc. A tampa superior do VW, Audi e outros modelos de médio e alto padrão usam processo de brasagem a laser.
Os principais defeitos nas juntas soldadas a laser de carrocerias de automóveis incluem roer bordas, porosidade, deformação da solda, etc., e os defeitos podem ser significativamente suprimidos regulando os parâmetros do processo e usando o processo de brasagem a laser multifoco.
Processo de soldagem composta por arco a laser para carroceria automotiva
O princípio do processo de soldagem composta a arco laser é o seguinte: duas fontes de calor, laser e arco, são usadas para atuar simultaneamente na superfície da peça a ser soldada, e a peça é derretida e solidificada para formar uma costura de solda. O diagrama abaixo mostra o processo de soldagem a arco laser.
A soldagem composta a arco a laser combina as vantagens da soldagem a laser e da soldagem a arco: primeiro, sob a ação de fontes duplas de calor, a velocidade de soldagem pode ser aumentada, a entrada de calor torna-se menor, a deformação da solda é pequena, mantendo as características da soldagem a laser ; segundo, melhor capacidade de ponte, a tolerância da lacuna de montagem é maior; terceiro, a velocidade de solidificação da poça fundida torna-se mais lenta, o que favorece a eliminação de poros, fissuras e outros defeitos de soldagem, melhora a organização e o desempenho da zona afetada pelo calor. Quarto, devido ao arco, é capaz de soldar materiais com alta refletividade e alta condutividade térmica, com uma gama mais ampla de materiais aplicados.
No processo de fabricação de carrocerias de automóveis, o processo de soldagem composta por arco a laser consiste principalmente na soldagem de componentes de liga de alumínio da carroceria e liga de alumínio - metais diferentes de aço, para a lacuna de montagem das partes maiores da soldagem, como a parte da porta do carro do local de a soldagem, isso ocorre porque a lacuna de montagem é propícia ao desempenho da ponte de soldagem composta a laser - arco. Além disso, a tecnologia de soldagem composta por arco laser-MIG também é aplicada à posição da viga lateral do teto da carroceria do Audi.
No processo de soldagem de carroceria automática, a soldagem composta por arco a laser tem a vantagem de uma grande tolerância de folga em comparação com a soldagem a laser único, no entanto, a soldagem composta por arco a laser requer consideração abrangente da posição relativa do laser e do arco, parâmetros de soldagem a laser, arco parâmetros e outros fatores. O comportamento de transferência de calor e massa do processo de soldagem a arco laser é complexo, especialmente a regulação de energia da soldagem de materiais heterogêneos e o mecanismo de espessura IMC e regulação do tecido ainda não está claro e requer maior fortalecimento da pesquisa.
Outros processos de soldagem a laser para carrocerias automotivas
Soldagem por fusão profunda a laser, soldagem de enchimento a laser, brasagem a laser e soldagem composta por arco a laser e outros processos de soldagem têm uma teoria mais madura e uma ampla gama de aplicações práticas. À medida que os requisitos da indústria automotiva para a eficiência da soldagem de carrocerias aumentam e a demanda por soldagem de materiais diferentes na fabricação leve aumenta, a soldagem a ponto a laser, a soldagem por oscilação a laser, a soldagem por feixe multi-laser e a soldagem por vôo a laser ganharam atenção.
Processo de soldagem a ponto a laser
A soldagem a ponto a laser é uma tecnologia avançada de soldagem a laser com excelentes vantagens de velocidade de soldagem rápida e alta precisão de soldagem. O princípio básico da soldagem a laser é focar o feixe de laser em um ponto da peça a ser soldada, de modo que o metal nesse ponto derreta instantaneamente e ajustando a densidade do laser para obter soldagem por condução térmica ou efeito de soldagem por fusão profunda, quando o feixe de laser para de funcionar, o metal líquido reflui, solidifica e forma uma junta.
Existem duas formas principais de soldagem por pontos a laser: soldagem por pontos a laser pulsado e soldagem por pontos a laser contínua. O feixe de laser na soldagem a ponto a laser pulsado tem uma energia de pico alta, mas o tempo de ação é curto e geralmente é usado para soldagem de metais leves, como ligas de magnésio e ligas de alumínio. Na soldagem a ponto a laser contínua, o feixe de laser tem uma potência média alta e um longo tempo de ação do laser, e é usado principalmente para soldagem de aço.
Na soldagem de carrocerias de automóveis, em comparação com a soldagem por pontos de resistência, a soldagem por pontos a laser tem as vantagens da trajetória de soldagem por pontos sem contato e autoprojetada, que pode atender à demanda por soldagem de alta qualidade sob diferentes lacunas de volta dos materiais da carroceria de automóveis.
Processo de soldagem por oscilação a laser
A soldagem por oscilação a laser é uma nova tecnologia de soldagem a laser que foi proposta nos últimos anos e recebeu ampla atenção. O princípio desta tecnologia é conseguir uma oscilação rápida, ordenada e pequena do feixe de laser integrando um espelho oscilante na cabeça de soldagem a laser, conseguindo assim o efeito de agitar o feixe enquanto avança durante a soldagem a laser.
As principais trajetórias de oscilação no processo de soldagem por oscilação a laser incluem: oscilação transversal, oscilação longitudinal, oscilação circular e oscilação infinita. O processo de soldagem por oscilação a laser tem vantagens significativas na soldagem de carrocerias automáticas, pois o estado de fluxo da poça de fusão é significativamente alterado pela oscilação do feixe de laser, de modo que o processo pode eliminar defeitos não fundidos, obter refinamento de grão e suprimir a porosidade na soldagem de o mesmo material da carroceria do automóvel e melhora os problemas de mistura insuficiente de diferentes materiais e propriedades mecânicas ruins da costura de solda na soldagem de materiais diferentes da carroceria do automóvel.
Processo de soldagem por feixe multilaser
Atualmente, os lasers de fibra podem ser usados para dividir um único feixe de laser em vários feixes de laser usando um módulo de divisão de feixe instalado no cabeçote de soldagem. A soldagem por feixe multilaser equivale à aplicação de múltiplas fontes de calor no processo de soldagem. Ao ajustar a distribuição de energia da viga, diferentes vigas podem atingir diferentes funções, tais como: a viga com maior densidade de energia é a viga principal, responsável pela soldagem por fusão profunda; o subfeixe com menor densidade de energia pode limpar e pré-aquecer a superfície do material e aumentar a absorção da energia do feixe de laser pelo material.
O processo de soldagem por feixe multilaser pode melhorar o comportamento de evaporação do vapor de zinco e o comportamento dinâmico da poça de fusão durante a soldagem de chapas de aço galvanizadas, melhorar o problema de respingos e aumentar a resistência à tração da costura de solda.
Processo de soldagem a laser
A tecnologia de soldagem a laser é uma nova tecnologia de soldagem a laser com alta eficiência de soldagem e design autônomo da trajetória de soldagem. O princípio básico da soldagem a laser é que quando o feixe de laser incide nos espelhos X e Y do espelho de varredura, o ângulo do espelho é controlado por meio de programação autônoma para obter a deflexão do feixe de laser em qualquer ângulo.
Tradicionalmente, a soldagem a laser de carrocerias de automóveis depende principalmente do robô de soldagem para acionar a cabeça de soldagem a laser para movimento síncrono para obter o efeito de soldagem. No entanto, o movimento alternativo repetitivo do robô de soldagem limita severamente a eficiência da soldagem de carrocerias automáticas devido ao grande número de soldas e ao longo comprimento das soldas. Em contraste, a soldagem a laser pode ser alcançada dentro de uma certa faixa simplesmente ajustando o ângulo do refletor. Portanto, a tecnologia de soldagem a laser pode melhorar significativamente a eficiência da soldagem e tem uma ampla perspectiva de aplicação.
Resumo
Com o desenvolvimento da indústria automotiva, o futuro da tecnologia de soldagem de carrocerias continuará a se desenvolver tanto no processo de soldagem quanto na tecnologia inteligente.
A carroceria de automóveis, especialmente a carroceria de veículos de nova energia, está se desenvolvendo na direção do peso leve. Ligas leves, materiais compósitos e materiais heterogêneos serão mais amplamente utilizados em carrocerias de automóveis, o processo de soldagem a laser convencional é difícil de atender aos seus requisitos de soldagem, portanto, um processo de soldagem eficiente e de alta qualidade se tornará a tendência de desenvolvimento futuro.
Nos últimos anos, o processo emergente de soldagem a laser, como soldagem oscilante a laser, soldagem por feixe multi-laser, soldagem aérea a laser, etc., tem estado na qualidade e eficiência da soldagem da pesquisa teórica inicial e exploração do processo. O futuro precisa ser o processo emergente de soldagem a laser e materiais leves para carrocerias de automóveis, soldagem de materiais heterogêneos e outros cenários intimamente combinados, o projeto da trajetória de oscilação do feixe de laser, mecanismo de ação de energia de feixe multi-laser e melhoria da eficiência de soldagem em vôo e outros aspectos de in- pesquisa aprofundada para explorar um processo maduro de soldagem de carrocerias automotivas leves.
A tecnologia de soldagem a laser de carroceria está sendo profundamente integrada à tecnologia inteligente, a detecção em tempo real do status da soldagem a laser de carroceria e o controle de feedback dos parâmetros do processo têm um papel decisivo na qualidade da soldagem. A atual tecnologia inteligente de soldagem a laser é usada principalmente para planejamento e rastreamento de trajetória pré-soldagem e inspeção de qualidade pós-soldagem. A pesquisa nacional e estrangeira na detecção de defeitos de soldagem e regulação adaptativa de parâmetros ainda está em sua infância, e a tecnologia de controle adaptativo dos parâmetros do processo de soldagem a laser não foi aplicada na fabricação de carrocerias de automóveis.
Portanto, para a aplicação da tecnologia de soldagem a laser nas características do processo de soldagem de carrocerias automáticas, o futuro deve ser desenvolvido com sistema avançado de detecção inteligente de soldagem a laser com núcleo multisensor e sistema de controle de robô de soldagem de alta velocidade e alta precisão para garantir que a soldagem a laser tecnologia inteligente em tempo real e precisão de cada elo, através do link "planejamento de trajetória pré-soldagem - parâmetros de soldagem controle adaptativo inspeção on-line de qualidade pós-soldagem", para garantir processamento eficiente e de alta qualidade.
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Horário da postagem: 09/12/2022
