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解決方案

激光拼焊工藝的現(xiàn)狀及缺陷解決方法

來(lái)源:沖壓幫2021-06-23 我要評(píng)論(0 )   

在當(dāng)今的汽車產(chǎn)業(yè)中,焊接是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié),采用恰當(dāng)?shù)暮附臃绞娇梢赃M(jìn)一步提高車身抗碰撞能力,降低車身重量、造車本錢(qián)和油耗以及簡(jiǎn)化總裝工序等優(yōu)勢(shì)。目前,汽車采用...

在當(dāng)今的汽車產(chǎn)業(yè)中,焊接是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié),采用恰當(dāng)?shù)暮附臃绞娇梢赃M(jìn)一步提高車身抗碰撞能力,降低車身重量、造車本錢(qián)和油耗以及簡(jiǎn)化總裝工序等優(yōu)勢(shì)。目前,汽車采用的焊接一般是點(diǎn)焊,最高級(jí)的是“激光焊接”,雖然成本較高,但是物超所值。


激光焊接是用激光這把“六脈神劍”融化金屬,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊接工藝。在他出現(xiàn)前,焊縫質(zhì)量不高,汽車制造時(shí)只能使用一整塊鋼板沖壓一個(gè)零件,所以以前的汽車又笨重又耗油。


而激光焊接出現(xiàn)后,不但焊接質(zhì)量高,還可以將不同厚度、不同材質(zhì)甚至不同表面狀態(tài)的鋼板對(duì)拼后焊接在一起。焊完后再?zèng)_壓成所需的零件,這樣設(shè)計(jì)時(shí)可以做到真正的按需選材。所以現(xiàn)代汽車又輕靈又省油。

激光拼焊板——方便又快捷

既然談到了激光拼焊,不得不說(shuō)到激光拼焊板。在我們的座駕中,門(mén)內(nèi)板、B柱、縱梁、前圍板等很多零件都是使用激光拼焊板沖壓而成,既提高了車身強(qiáng)度又能減重省油。


在傳統(tǒng)的白車身制造中,首先需要沖壓若干零件,然后再焊接成分總成,在很多零件上需要焊接加強(qiáng)板類的零件。與此相比,拼焊鋼板沖壓有很多顯著的優(yōu)點(diǎn),特別是減少工件數(shù)量,從而減少加工環(huán)節(jié)、降低生產(chǎn)成本。


傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝與激光拼焊板工藝的對(duì)比

相比而言,激光拼焊板優(yōu)勢(shì)眾多:降低工件重量,從而降低整車重量;減少累計(jì)公差,利用拼焊板沖壓,可以使零件一次沖壓成型,不需要將幾個(gè)零件焊成一個(gè)零件,大大提高了零件尺寸精度;激光焊接代替?zhèn)鹘y(tǒng)電焊,時(shí)間可以得到大量節(jié)省,焊接質(zhì)量得到質(zhì)的提高;提高車身碰撞安全性能等等。

激光拼焊板的應(yīng)用

隨著技術(shù)的進(jìn)步,拼焊鋼板已在汽車工業(yè)得到廣泛應(yīng)用,拼焊鋼板已應(yīng)用在車身縱梁、骨架、地板、門(mén)內(nèi)板、側(cè)圍和保險(xiǎn)杠等多個(gè)部位。


拼焊鋼板在車身上的應(yīng)用

目前,中高檔轎車車身已普遍應(yīng)用激光拼焊板;合資汽車廠轎車車型上的激光拼焊板采用其母公司(或合資伙伴)原始車型的設(shè)計(jì)。但考慮總體投資控制,部分拼焊件可能仍為CKD進(jìn)口件(如一汽豐田的皇冠、一汽-大眾的高爾夫);部分非關(guān)鍵拼焊件可能更改設(shè)計(jì),改為等厚板件(如一汽-大眾奧迪A6 L的門(mén)檻板)。

國(guó)內(nèi)汽車廠也已開(kāi)始在車身應(yīng)用激光拼焊件,并已形成成熟便捷的激光拼焊板供應(yīng)網(wǎng)絡(luò),如寶鋼集團(tuán)已分別于北方、中東部及南方建立了三家激光拼焊板加工配送中心,并且其進(jìn)一步計(jì)劃在重慶與武漢再建立兩家激光拼焊板加工配送中心。當(dāng)然還有其他廠商也有在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和配送,如蒂森克虜伯的武漢生產(chǎn)基地等。

目前激光拼焊工藝現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代激光拼焊技術(shù)處于起步發(fā)展階段,日本豐田汽車于1985年開(kāi)始使用激光拼焊板,1985年蒂森克虜伯率先為奧迪100提供了激光拼焊板。90年代激光拼焊技術(shù)處于快速發(fā)展階段,德國(guó)蒂森克虜伯、安賽樂(lè)米塔爾紛紛新建激光拼焊廠,1995年寶馬汽車開(kāi)始大規(guī)模使用激光拼焊板。進(jìn)入21世紀(jì),主要生產(chǎn)冷軋汽車板的鋼企基本都開(kāi)始涉足激光拼焊領(lǐng)域。
如下表所示。隨著我國(guó)激光拼焊生產(chǎn)線的不斷發(fā)展,正在逐漸替代進(jìn)口激光拼焊板。國(guó)外先進(jìn)鋼鐵公司的經(jīng)驗(yàn)表明,汽車制造業(yè)所采用的激光拼焊技術(shù)是鋼鐵行業(yè)延伸產(chǎn)業(yè)鏈的一種行之有效的技術(shù)。
激光拼焊作為一種新的工藝手段,給車身制造帶來(lái)新的產(chǎn)品解決方案,并給質(zhì)量提高和成本降低帶來(lái)了新的機(jī)遇。同時(shí)由于其工藝實(shí)施的特殊性,需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)、沖壓工藝和模具制造等相關(guān)人員更為密切的配合,才能最終制造出既滿足結(jié)構(gòu)和性能要求、工藝合理穩(wěn)定、成本最低的合格產(chǎn)品。

下面我們來(lái)看看,在使用激光拼焊過(guò)程中,會(huì)遇到哪一些問(wèn)題?

激光拼焊典型質(zhì)量問(wèn)題分析

1.焊接氣孔問(wèn)題


原因:
(1)、焊接保護(hù)氣體不純(解決方法:更換純度較高氣體)
(2)、焊接保護(hù)氣體位置不對(duì)(解決方法:調(diào)節(jié)銅管吹氣角度和高度位置)
(3)、焊接保護(hù)氣體流量大小不合適(解決方法:調(diào)節(jié)保護(hù)氣體流量)
(4)、板材表面有油污、水汽或雜質(zhì)等(解決方法:清潔板材焊縫表面)

2.焊接斷弧問(wèn)題


原因:
(1)、焊接參數(shù)不合適(解決方法:調(diào)整焊接功率、速度、焦點(diǎn)、保護(hù)氣體等參數(shù)到合適值)
(2)、外光路鏡片污染(解決方法:檢查并清洗外光路鏡片)
(3)、激光器內(nèi)部鏡片污染(解決方法:檢查并清洗內(nèi)部光路鏡片)

3. 焊縫表面有顆粒或者焊縫成型不均勻


原因:
(1)、焊接保護(hù)氣體不純(解決方法:更換純度較高氣體)
(2)、焊接保護(hù)氣體位置不對(duì)(解決方法:調(diào)節(jié)銅管吹氣角度和高度位置)
(3)、焊接保護(hù)氣體流量大小不合適(解決方法:調(diào)節(jié)保護(hù)氣體流量)
(4)、板材表面有油污、水汽或雜質(zhì)等(解決方法:清潔板材焊縫表面)

4. 焊縫錯(cuò)邊問(wèn)題


原因:
(1)、板材精剪后平整度不一致(解決方法:檢查板材平整度)
(2)、焊接平臺(tái)不平整(解決方法:檢查并清理平臺(tái)是否有焊渣)

5. 焊縫偏向一側(cè)板材

原因:
(1)、拼縫時(shí)擠壓坐標(biāo)值過(guò)大(解決方法:調(diào)整合適拼縫擠壓坐標(biāo)值)
(2)、焊接時(shí)激光偏向一側(cè)(解決方法:調(diào)整焊接時(shí)激光到焊縫合適值)

6. 焊縫局部變窄問(wèn)題


原因:
(1)、拼縫時(shí)間隙值過(guò)大(解決方法:調(diào)整合適拼縫擠壓坐標(biāo)值或者更換合格板材)
(2)、焊接時(shí)激光偏向薄板一側(cè)(解決方法:調(diào)整焊接時(shí)激光到焊縫合適值)

7.焊縫未焊透

原因:焊接時(shí)工藝參數(shù)不合適(功率過(guò)低、速度過(guò)快、離焦量過(guò)大等)

8.焊縫燒穿

原因:
(1)、焊接時(shí)工藝參數(shù)不合適(功率過(guò)高、速度過(guò)慢、離焦量過(guò)小等)
(2)、焊接時(shí)激光偏向薄板一側(cè)(解決方法:調(diào)整焊接時(shí)激光到焊縫合適值)

激光拼焊——未來(lái)

談到激光拼焊,離不開(kāi)汽車輕量化。汽車輕量化是近年來(lái)各國(guó)政府、學(xué)術(shù)界和汽車工業(yè)界應(yīng)對(duì)能源短缺和環(huán)境污染的最有效措施之一,而激光拼焊是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的重要手段之一:通過(guò)不同強(qiáng)度、厚度的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的性能要求,從而達(dá)到輕量化的目的?,F(xiàn)如今拼焊鋼板已廣泛應(yīng)用在車身縱梁、骨架、地板、門(mén)內(nèi)板、側(cè)圍和保險(xiǎn)杠等多個(gè)部位,整車的拼焊板用量達(dá)到了50%以上。

隨著汽車向著智能化、高端化、多元化的方向發(fā)展,汽車輕量化已經(jīng)大勢(shì)所趨;而激光焊接技術(shù)作為重要的一個(gè)加工技術(shù),將大力推動(dòng)汽車輕量化制程,成為汽車輕量化路上的得力助手。

結(jié)語(yǔ)

(1) 激光焊接技術(shù)是用于汽車制造零部件加工的關(guān)鍵技術(shù),其中激光拼焊板是最成熟產(chǎn)品。
(2) 激光拼焊鋼帶技術(shù)的高焊接速度和裝卸效率,降低了制造成本,同時(shí)也帶來(lái)了零部件減重的可能性,這也使生產(chǎn)成本得以降低。
(3) 國(guó)外鋼鐵公司,尤其是歐洲地區(qū)的鋼鐵公司,具有豐富的鋼材深加工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),可根據(jù)下游汽車廠用戶的需求生產(chǎn)出滿足汽車設(shè)計(jì)和制造要求的產(chǎn)品。
(4) 隨著新興汽車市場(chǎng),尤其是中國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展,國(guó)外鋼鐵公司與國(guó)內(nèi)大型鋼企合資建設(shè)激光拼焊板生產(chǎn)線。此外,汽車板生產(chǎn)企業(yè)也采取與汽車廠、擁有激光拼焊技術(shù)的鋼鐵企業(yè)合資興建的方式,逐步開(kāi)拓市場(chǎng)穩(wěn)定用戶、提高工藝技術(shù)水平。


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激光拼焊工藝激光技術(shù)
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