Application efficace de la technologie de soudage au laser dans la fabrication automobile
La technologie de soudage au laser a les caractéristiques d'une efficacité élevée et d'une bonne flexibilité du processus de soudage, dans le processus de fabrication automobile, elle peut être utilisée pour le soudage de la carrosserie automobile et le soudage de divers types de pièces automobiles, réduire le poids total de la carrosserie automobile, améliorer la précision de l'assemblage de la carrosserie, répondre à la demande d'amélioration de la légèreté et des performances de sécurité de la fabrication automobile, et en même temps, il peut également réduire le coût de la fabrication automobile dans le coût d'assemblage et le coût d'estampage, et améliorer le degré d'intégration du carrosserie. Par conséquent, comment appliquer activement et efficacement la technologie de soudage au laser est devenu le besoin actuel des entreprises de fabrication automobile d'examiner la question, ce qui suit sera une discussion spécifique sur l'application de la technologie de soudage au laser.
1. Vue d'ensemble de la technologie de soudage au laser
1.1 Principe de la technologie de soudage laser
Le soudage au laser, son essence appartient à la technologie de soudage par fusion, avec le faisceau laser comme principale source d'énergie, à travers un certain impact, complète le travail de soudage de la soudure. Le faisceau laser doit être généré à travers l'oscillateur optique pour obtenir un faisceau laser haute puissance sur la surface métallique, peut vaporiser rapidement le métal, lorsque les trous de vaporisation enveloppés de liquide de métal fondu, peuvent être dans la réaction de contrainte et les méthodes de chauffage et de refroidissement , la formation de la soudure, et finalement terminer la soudure du métal. Il convient de noter que le faisceau laser a des densités différentes à différentes puissances, la profondeur de la soudure a également un impact sur la profondeur de la soudure, à mesure que la densité du faisceau laser augmente, augmentera la profondeur de fusion, la soudure est plus profonde. Au contraire, cela réduira le degré de profondeur de fusion, la profondeur de fusion est moins profonde.
1.2 Avantages et inconvénients de la technologie de soudage au laser
La technologie de soudage au laser a l'avantage de jouer un rôle important dans la fabrication automobile actuelle. Principalement dans les aspects suivants : le soudage proprement dit est soumis à une petite plage d'influence de la chaleur et la quantité de déformation est également plus faible. La qualité et la précision du soudage sont plus élevées, peuvent garantir le degré esthétique sous le principe de l'assurance qualité. L'opération de soudage spécifique est plus flexible, à haut rendement, peut répondre aux besoins des entreprises. Le bruit de construction est faible et a un bon effet d'économie d'énergie. Applicable à la texture fragile, au soudage de matériaux à haute résistance et à point de fusion élevé.
Cependant, la technologie de soudage au laser présente également certains défauts, qui sont les suivants : des exigences élevées sur le poste de soudage et la nécessité de prêter attention à l'éventail des exigences de soudage. Il ne convient pas aux matériaux de grande épaisseur. Lorsque le matériau de soudage a une conductivité thermique élevée, l'effet de soudage sera affecté. L'efficacité de conversion d'énergie est faible, tandis que le temps de solidification du canal de soudure est plus rapide, dans une certaine mesure, ce qui limite l'effet de soudage.
2. L'application pratique de la technologie de soudage au laser
2.1 Soudage auto-fusible au laser
Dans la technologie de soudage au laser, le soudage par fusion automatique au laser fait référence à deux ou plusieurs pièces de soudage, dans le processus de fusion et de refroidissement après la cohésion en un tout, complétant le soudage efficace. Dans le soudage à fusion automatique au laser n'a pas besoin d'ajouter de flux peut être terminé le soudage, peut économiser des coûts de soudage. Opération spécifique, sous l'action du faisceau laser, de sorte que la température de surface de la pièce soudée du point d'ébullition dans un court laps de temps, la vaporisation du métal va générer un trou, comme le montre la figure 1, dans la pression de recul de la vapeur de métal et la tension superficielle du métal liquide, la gravité pour atteindre un état d'équilibre, le trou n'est plus approfondi, dans la profondeur d'un trou stable après la fermeture de l'achèvement du soudage par fusion profonde au laser. À l'heure actuelle, dans la fabrication automobile, l'application de soudage par fusion automatique au laser est plus étendue, souvent utilisée dans le corps du soudage, le soudage en groupe et les parties du soudage. À l'heure actuelle, les produits Maiteng, Touguan et Sprint de la marque Volkswagen, du côté du soudage dans la méthode de soudage par fusion. Dans certains modèles du logo et Citroën, le soudage de la porte est également utilisé dans le soudage par auto-fusion au laser. De plus, selon le type de classification des cordons de soudure, il existe généralement une variété de types tels que le cordon de soudure linéaire unique, le cordon de soudure pluriel et non linéaire, etc. En raison de la simplicité du processus de production d'un cordon de soudure unique, il est maintenant largement utilisé.
Volkswagen en Allemagne en 1985, le premier soudage au laser pour le soudage du châssis du modèle Audi, Toyota au Japon en 1986, l'utilisation de la méthode de soudage au laser à fil ajouté pour le soudage du cadre latéral de la carrosserie. Application à haut volume de la technologie de soudage au laser en Amérique du Nord en 1993, lorsque les États-Unis afin d'améliorer la compétitivité de l'automobile américaine avec l'automobile japonaise et ont présenté le projet 2 mm. Jusqu'à présent, presque tous les principaux constructeurs automobiles mondiaux ont adopté un grand nombre de technologies de soudage au laser, impliquant des pièces structurelles automobiles, notamment le cadre latéral de la carrosserie, les panneaux de porte, les cadres de fenêtre de pare-brise, les panneaux d'enjoliveur, les panneaux de plancher, les piliers intermédiaires, etc. .
Les États-Unis sont également les premiers lasers haute puissance introduits dans l'industrie automobile, dans le centre de l'industrie automobile des États-Unis dans la région de Detroit, il existe des dizaines de stations de traitement au laser, utilisées pour les pièces métalliques automobiles de la coupe et du soudage des engrenages, de sorte que restyling automobile de 5 ans à 2 ans raccourci. General Motors a utilisé plus de vingt lignes de production de traitement au laser, la Ford Motor Company des États-Unis a utilisé le laser Nd: YAG combiné à des robots industriels pour souder la carrosserie de la berline, réduisant considérablement les coûts de fabrication, en 2000, les trois principaux constructeurs automobiles américains détenaient 50% de la ligne de production de soudage par points par résistance a été remplacée par une ligne de production de soudage au laser.
Au Japon, l'application réussie du soudage au laser dans la chaîne de production à l'attention du monde, comme dans la fabrication de carrosseries automobiles dans la mise en œuvre du soudage au laser de l'emboutissage de tôles d'acier minces de nouvelles méthodes, et maintenant la plupart des constructeurs automobiles mondiaux à faire de même. De nombreuses sociétés automobiles célèbres dans le monde ont construit des lignes de production spéciales de soudage au laser: la ligne de production de soudage de sol de voiture de Thyssen Steel, la ligne de production de traitement au laser des engrenages de Volkswagen, les 18 usines de l'usine automobile Mercedes-Benz dans 8 de l'usine ont installé des équipements de traitement au laser.
2.2 Soudage d'apport au laser
Dans la technologie de soudage au laser, le principe du soudage d'angle au laser consiste à ajouter un matériau de soudage spécifique au cordon de soudure et à former un joint soudé en faisant fondre le matériau de soudage rempli avec le faisceau laser. Le soudage d'angle au laser présente des avantages évidents par rapport aux méthodes de soudage traditionnelles sans angle, à la fois en termes d'élargissement de la gamme de soudage au laser et en termes de possibilité de souder des plaques épaisses à un niveau de puissance inférieur et avec un effet de soudage plus élevé. Il convient de noter que, dans l'application du soudage par fil d'apport au laser, non seulement pour faire fondre le fil, mais aussi pour faire fondre le matériau de base, de sorte que la production de petits trous dans le matériau de base afin que le fil et le matériau de base pour la fusion complète, pour générer un nouveau bain de fusion mixte. Le bain de fusion mélangé et le fil, le matériau de base a une nette différence, peut améliorer le matériau de base lui-même, il existe des lacunes de performance, dans l'utilisation d'une composition raisonnable du fil comme matériau de remplissage, pour garantir que la soudure a un haut degré d'usure résistance et résistance à la corrosion.
2.3 Soudage composite à l'arc laser
En soudage laser, le principe du soudage composite à l'arc laser consiste à combiner la source de chaleur laser et l'arc, dans un bain de fusion, puis à réaliser le soudage. Le principe de soudage est illustré à la figure 2, et la méthode de soudage se caractérise par une faible déformation, une grande vitesse et une grande adaptabilité.
Dans la production de voitures de série de la société allemande Audi, le procédé de soudage composite à l'arc laser est appliqué au soudage de carrosserie tout en aluminium le plus critique. La carrosserie de la voiture est la deuxième génération de la série de luxe Audi A8, conçue pour la sécurité contre les chocs et la résistance à la torsion et à la déformation. La soudure composite à l'arc laser répond à toutes les exigences et présente une forte ténacité, une résistance élevée et une grande profondeur de fusion. Afin de répondre aux attentes élevées des clients pour cette voiture, chaque détail doit être perfectionné pour assurer la qualité de construction de la voiture. Les cordons de soudure étroits du soudage hybride au laser peuvent être utilisés pour les pièces avec des exigences élevées en matière d'apparence, les coins en haut du châssis de la carrosserie n'ont alors pas besoin d'être remplis de bandes de plastique. Dans le domaine de la construction de véhicules légers, toutes les exigences mentionnées ci-dessus ainsi que certaines conditions particulières doivent être respectées, et le procédé de fabrication d'une carrosserie tout aluminium est encore plus exigeant au regard de ces exigences.
2.4 Soudage laser à distance
Dans la technologie de soudage au laser, le soudage à distance au laser peut être traité sur de longues distances à l'aide d'une lentille de vibration à balayage à grande vitesse pour souder des pièces avec des faisceaux laser de différentes puissances. En raison de ses avantages techniques uniques, il est actuellement utilisé dans un grand nombre de toits ouvrants panoramiques Mercedes-Benz et Volkswagen, soudure latérale d'Audi. Dans l'application actuelle du soudage laser à distance dans la construction automobile, présente les avantages suivants :
(1) a une grande précision de positionnement, peut réaliser un soudage rapide, pour répondre aux besoins de fabrication des entreprises automobiles.
(2) Peut être combiné avec différentes résistances structurelles pour le soudage, pour répondre aux besoins de différentes formes de soudure.
Le soudage à distance au laser a des exigences élevées en termes de matériaux et d'équipements. Lorsque l'épaisseur des pièces est importante, il est impossible de réduire la profondeur de la soudure et la résistance au cisaillement au niveau de la soudure est faible.
2.5 Brasage laser
Dans la technologie de soudage au laser, la technologie de brasage au laser présente les avantages d'une belle forme et d'une étanchéité solide, ainsi que d'une résistance élevée du cordon de soudure. Le principe spécifique est de focaliser le faisceau laser sur la surface du fil à souder, après avoir fait fondre le fil à souder pour remplir les pièces soudées, jusqu'à la couche de brasage pour terminer la soudure. Bien que cette méthode soit similaire au soudage par fusion, le matériau de base n'est pas fondu en pratique. Par conséquent, le point de fusion du matériau de brasage doit être inférieur à celui du matériau de base, et un brasage efficace est réalisé par un matériau de brasage liquide. Le principe est illustré à la figure 3.
Le brasage au laser est actuellement utilisé pour souder les couvercles de coffre à bagages chez Volkswagen, Haima, Chery et Audi, et est également utilisé de temps en temps pour joindre les panneaux de toit et latéraux chez Cadillac, Porsche, Ford et Volkswagen. Lors de l'utilisation de cette technologie, il est important de noter que le processus de soudage peut être affecté par de nombreux facteurs, en particulier les paramètres du processus. Par exemple, la vitesse de soudage, la puissance du laser et le diamètre du point doivent être ajustés et conçus en conjonction avec le soudage proprement dit pour garantir l'efficacité du brasage au laser.
L'équipement de brasage au laser nécessite généralement une lentille de traitement de brasage intégrée au bras du robot. Le faisceau laser est focalisé sur les joints des plaques, faisant fondre un fil de soudure (par exemple un fil de cuivre-silicium) et joignant ainsi les pièces entre elles. Le succès de ce processus est qu'il permet d'obtenir une résistance de joint proche de celle d'une soudure et qu'il produit un cordon de soudure esthétique. Les soudures produites par brasage laser sont connues pour leurs hautes propriétés d'étanchéité, leur douceur et leur propreté. En conséquence, le produit brasé nécessite peu de retouches. Par exemple, la carrosserie peut être peinte directement après le nettoyage.
L'utilité des lasers à diode Laserline dans le domaine du brasage laser est très appréciée dans le monde entier. Plus de 800 lasers à diodes LDF sont utilisés avec succès à long terme dans les applications d'assemblage de carrosserie automobile dans le monde entier. Le brasage laser de haute qualité se caractérise non seulement par une résistance élevée de la soudure et un faible impact thermique, mais également par des exigences élevées en matière d'esthétique du joint de soudure. Un avantage de traitement majeur du laser à semi-conducteur est qu'il produit un bain de fusion stable. De plus, le module à trois points développé par Laserline offre d'autres avantages dans les applications de brasage : même lors du soudage de tôles d'acier galvanisées à chaud difficiles à braser, cette technologie permet des joints de soudure de haute qualité sans compromettre la vitesse de soudage.
Le brasage au laser est depuis longtemps un procédé courant dans la production de carrosseries automobiles. Cependant, l'utilisation croissante d'acier galvanisé dans les carrosseries de voitures a entraîné un certain nombre de problèmes : augmentation des projections de particules lors du brasage et des ondulations au niveau des joints de fil, qu'il faut éviter en réduisant la vitesse de traitement. laserline a développé une solution révolutionnaire à ce problème : en utilisant un module multi-spots, avec les spots latéraux devant le spot principal, la couche galvanisée peut d'abord être retirée autour de la soudure, ce qui permet de retirer la couche galvanisée de la soudure. Cela permet d'enlever d'abord la couche galvanisée autour du cordon de soudure, assurant ainsi un processus de brasage fluide sans avoir à réduire la vitesse de brasage. Ce processus a été bien accueilli dans l'industrie.
Le brasage laser à diode de galvanisation au zinc conventionnel utilise la technologie à point unique. La source laser est intégrée au robot de brasage. En raison de la stabilisation du bain de fusion produit par le laser à diode, le placage au laser de substrats en argent ou en laiton est possible. Les soudures sont esthétiques et de haute qualité. La stabilité opérationnelle des lasers à diode LDF a été prouvée dans la production en série en comparant un laser YAG de 4 kW avec un laser à diode de 6 kW pour le brasage d'un Volkswagen Touran à Wolfsburg, en Allemagne.
3.Conclusion
Pour l'industrie automobile, différentes technologies de soudage au laser ont une valeur d'utilisation différente. Différentes parties de la voiture pour choisir une méthode de soudage raisonnable, est propice à l'amélioration de la qualité globale de la fabrication automobile, et dans le coût de soudage, l'efficacité du soudage pour répondre aux besoins des entreprises automobiles. Pour cette raison, cet article analyse le principe et les avantages et les inconvénients de la technologie de soudage au laser, explore l'effet d'application du soudage par fusion automatique au laser, du soudage par remplissage au fil au laser, du soudage composite à l'arc au laser, du soudage à distance au laser et du brasage au laser dans la fabrication automobile, fournit une expérience de soudage pour la fabrication automobile, améliore le niveau de soudage des entreprises automobiles et favorise le développement sain et durable de l'industrie de la fabrication automobile. Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)
