Il y a plus de quatre décennies, les lasers ont vu le jour et ont démontré des capacités puissantes qui ont ravi le monde. Après tant d'années de développement, la technologie laser a pénétré dans divers domaines et a joué un rôle essentiel. Dans l'industrie automobile, la technologie laser est encore plus unique, le soudage laser, le perçage laser, le marquage laser sont largement utilisés.
1. Définition de la technologie laser
Le laser est une nouvelle source de lumière dans les années 1960. Avec une bonne monochromaticité, une forte directivité, une luminosité élevée et d'autres caractéristiques. Des milliers de substances travaillant au laser ont été découvertes, avec des longueurs d'onde allant des rayons X mous à l'infrarouge lointain. La technologie laser utilise des miroirs polarisants pour réfléchir le faisceau produit par le laser afin qu'il soit concentré dans un dispositif de focalisation pour produire un faisceau d'une énergie énorme. Si le point focal est proche de la pièce, le bourreau de travail fond et s'évapore en quelques millisecondes, un effet qui peut être utilisé dans le processus de soudage.
2. Faisabilité de la technologie de soudage au laser
Les lasers sont généralement classés en fonction des différentes substances de travail qui produisent la lumière laser, principalement les lasers à semi-conducteurs (GaAs, InP, etc.), les lasers à solide (Nd : YAG, etc.), les lasers à gaz (CO2, He-Ne, etc. ) lasers, lasers liquides (colorants accordables, etc.), lasers chimiques, lasers à électrons libres, etc. Parmi eux, les lasers à gaz utilisent des vapeurs de gaz ou de métal comme particules émettrices de lumière, et c'est la classe de lasers avec le plus de variétés, les modes d'excitation les plus diversifiés, la région de distribution de longueur d'onde laser la plus large, le moyen le plus simple de réaliser une haute puissance continue sortie, et le plus largement utilisé. Le laser à semi-conducteurs consiste à produire des particules laser dopées dans la matrice solide, dont la concentration est supérieure à celle du gaz, et peut ainsi obtenir une sortie d'énergie laser relativement importante, avec une grande énergie, une puissance de crête élevée, compacte, solide et durable et bientôt. Soudage au laser principalement sur l'utilisation de ces deux matériaux excités par laser.
L'application de la technologie de soudage laser dans le domaine de la fabrication n'a cessé de croître, de l'impulsion au continu, de la faible puissance à la puissance élevée, de la plaque mince aux pièces épaisses, de la simple couture simple aux formes complexes, le soudage laser dans le processus d'évolution continue a devenir progressivement une technologie de traitement moderne mature. Le soudage au laser est divisé en soudage au laser pulsé et en soudage au laser continu, et le soudage en continu peut être divisé en soudage par conduction thermique et soudage à pénétration profonde. Avec l'amélioration de la puissance de sortie du laser, en particulier l'émergence du laser CO2 haute puissance, la technologie de pénétration profonde du laser au pays et à l'étranger a connu un développement rapide, le plus grand rapport profondeur / largeur de soudage a atteint 12: 1, les matériaux de soudage laser de le développement général de l'acier doux au soudage actuel des tôles galvanisées, de l'aluminium, du titane, du cuivre et des matériaux céramiques, la vitesse de soudage au laser a atteint des dizaines de mètres par minute, la technologie de soudage au laser De plus en plus mature et un grand nombre d'applications à la chaîne de production dans la chaîne de production automobile, tels que le soudage des engrenages, le plancher automobile et les composants structurels (y compris le corps de la porte) du soudage à grande vitesse et a obtenu de grands avantages économiques et sociaux.
Selon les statistiques pertinentes, en Europe et aux États-Unis, dans les pays industriels développés, 50 % -70 % des pièces automobiles sont complétées par un traitement au laser. Qui est principalement basé sur le soudage au laser et le découpage, le soudage au laser dans l'industrie automobile est devenu un processus standard. Le soudage au laser pour les panneaux de carrosserie peut être d'épaisseur différente et avoir une couche de revêtement de surface différente de la plaque métallique soudée ensemble, puis estampée, de sorte que la structure du panneau puisse être conçue pour obtenir la combinaison de métal la plus raisonnable. La vitesse de soudage au laser est d'environ 4,5 m/min et il y a peu de déformation, ce qui élimine le traitement secondaire. Le soudage au laser accélère le processus de remplacement des pièces forgées par des pièces embouties. L'utilisation de la soudure au laser réduit la largeur de recouvrement et certaines des pièces de renfort, et comprime également le volume des pièces structurelles de la carrosserie elle-même. Cela seul réduit le poids du corps de 56 kg. le soudage au laser est utilisé pour souder les coques et les cadres de toit, et pour souder les couvercles de convertisseur de transmission, qui sont commandés par CNC, avec un temps de cycle d'environ 16 secondes et un temps de soudage réel de seulement 3 secondes, et qui peuvent être utilisés en continu pendant 24 heures par jour. Utilisé pour souder l'ensemble de transmission et le châssis de la petite voiture, vitesse de soudage par faisceau laser, facile à automatiser et facile à contrôler et à fusionner dans un système de fabrication flexible, faisceau laser pour améliorer la conception du produit du fabricant et le cycle de production, réduisant le taux de rebut des produits finis .
3. Machine de soudage laser dans l'industrie automobile
L'utilisation du soudage au laser peut apporter de grands avantages économiques à l'industrie de la fabrication automobile, tels que l'assemblage de la carrosserie dans un grand nombre de soudage par points, les deux têtes de soudage serrées sur le bord de la pièce à souder, la largeur de la bride nécessite 16 mm et le soudage au laser est une soudure unilatérale, seulement 5 mm, le soudage par points pour le soudage au laser, chaque voiture peut économiser 40 kg d'acier. avec le soudage par points traditionnel soudant deux morceaux de 0 pièces d'emboutissage en tôle d'acier de 0,8 mm, la moyenne est de 20 points/min, la distance de soudage est de 25 mm, c'est-à-dire la vitesse de 0,5 m/min, avec une vitesse de soudage au laser peut atteindre 5m/min ou plus. L'utilisation de la technologie de soudage au laser, non seulement pour réduire les coûts, mais aussi pour améliorer considérablement l'efficacité de la production. À l'heure actuelle, un ensemble de système de robot de traitement laser de classe kilowatt tant que des centaines de milliers de dollars, la sécurité et la fiabilité du nouveau laser sont également garanties, son taux de temps d'arrêt de panne de seulement 2%, les mesures de protection sont également extrêmement fiables . Le soudage au laser nécessite une correspondance étroite entre la surface de contact de la pièce, ce qui n'est pas facile à réaliser dans le processus, mais les méthodes de serrage avancées actuelles et adaptées à la conception de bride de soudage au laser afin que ce problème ait été résolu, la maturation progressive de la technologie de soudage au laser fait les grands constructeurs automobiles sans exception sera appliquée à la soudure laser de la chaîne de production automobile.
Les États-Unis sont 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 y a plus de 40 stations de traitement laser pour la découpe de pièces métalliques automobiles et le soudage d'engrenages, de sorte que la reformation de la voiture de 5 ans raccourci à 2 ans. Les États-Unis General Motors ont adopté 22 lignes de production de traitement au laser, la Ford Motor Company des États-Unis utilisant le laser Nd: YAG combiné à des robots industriels pour souder la carrosserie de la berline, réduisant considérablement le coût de fabrication, les trois principaux constructeurs automobiles américains en 2000, là 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 tôles d'acier minces estampage moulage de nouvelles méthodes, et a maintenant été la plupart de l'automobile du monde fabricants à emboîter le pas. De nombreux grands constructeurs automobiles mondiaux ont construit une ligne de production spéciale de soudage au laser: ligne de production de soudage de plancher de voiture Thyssen Steel, ligne de production de traitement au laser d'engrenages de l'usine automobile Volkswagen, usine automobile Mercedes-Benz dans l'usine 18 dans 8 équipements de traitement laser installés.
La machine de soudage au laser est utilisée dans l'industrie automobile, notamment pour le soudage de carrosseries de voitures et le soudage d'ébauches collées. Afin de répondre à la demande du marché et des clients, l'amélioration de la carrosserie et du processus de fabrication est très nécessaire, et la valeur de la carrosserie de la voiture d'environ 1/5 de la valeur totale de la voiture, l'utilisation du processus de soudage au laser afin que la carrosserie de la résistance aux chocs et la résistance à la fatigue peuvent être considérablement améliorées, améliorer la qualité de la voiture. Le soudage au laser en raison de l'utilisation du contrôle par ordinateur, il a donc une forte flexibilité et mobilité, peut être une forme spéciale des panneaux de porte, des ailes, des engrenages, des tableaux de bord et d'autres parties de la soudure, mais aussi pour compléter le toit et le côté de la voiture, du châssis du moteur et du châssis du radiateur et d'autres parties de l'assemblage, s'ils sont couplés à un système de transmission par fibre optique et à une main robotique, vous pouvez réaliser la chaîne de montage automobile automatisée. L'utilisation d'environ 3KW de transmission par fibre optique Nd: laser continu YAG, avec système de soudage par points et montages de ligne de production, peut atteindre l'objectif de soudage automatisé, General Motors, Mercedes-Benz, etc. ont adopté ce système utilisé dans la chaîne de production des derniers modèles, le système de soudage au laser peut presque atteindre les exigences d'un traitement parfait, en termes d'efficacité, d'économie, de sécurité, de résistance, de résistance à la corrosion et d'excellentes performances. Le système de soudage au laser est utilisé dans la chaîne de production des derniers modèles de voitures.
Une carrosserie et un châssis de voiture se composent de plus de 300 types de pièces, l'utilisation du soudage au laser peut être presque tout indépendamment de l'épaisseur, de la qualité, du type, de la qualité des matériaux soudés ensemble pour créer une variété de formes de pièces, améliorant considérablement la flexibilité de la conception automobile. L'épissage de la billette est dans l'analyse complète de la structure de la carrosserie sur la base de l'optimisation de la conception des composants, de sorte qu'il peut s'agir de quelques soudures de billettes typiques à partir de quelques types de billettes, ce qui réduit considérablement le nombre de moules, augmentant l'utilisation de matériaux, mais aussi dans la résistance des différentes exigences des différentes parties de la billette de différentes épaisseurs peuvent être utilisées dans un moulage par emboutissage pour réduire le poids et améliorer la précision, mais aussi rendre la résistance à la corrosion et les performances de sécurité ont été grandement améliorées ! La structure de la carrosserie est également grandement simplifiée. La ligne de production de boîtiers latéraux de Toyota utilise une technologie de soudage à blanc par épissure, réduisant le nombre de moules à quatre, le taux d'utilisation des matériaux de 65%, plus d'autres pièces, de sorte que le coût de chaque voiture baisse de plus de 30 dollars américains, augmentant considérablement le avantages des constructeurs automobiles.
À l'heure actuelle, dans les pays étrangers, l'Allemagne Volkswagen dans AudiA6, GolfA4, Passat et d'autres marques du toit sont soudées au laser, BMW, General Motors dans le haut du cadre utilise également la soudure laser, General Motors, Toyota, Ford, BMW, Fiat, Mercedes-Benz, Volkswagen sont utilisés dans la technologie des plaques d'épissure laser, les États-Unis Big Three, Allemagne Mercedes-Benz utilise des composants de transmission soudés au laser. Volkswagen, General Motors, Mercedes-Benz, Nissan ont appliqué la technologie de découpe au laser, Fiat et Toyota avec des soupapes d'échappement de moteur à revêtement laser, des arbres à cames de moteur Volkswagen pour obtenir un traitement de durcissement de surface au laser.
Dans le pays, des modèles domestiques de haute qualité, tels que: Passat, Buick, Audi, etc. sont habitués au soudage au laser au soudage au laser lors de la transformation du domestique a commencé à utiliser la technologie de soudage au laser, la première du pays à utiliser technologie de soudage au laser (plutôt que le soudage au laser), à l'avant-garde de la FAW-Volkswagen, tandis que certains des constructeurs automobiles nationaux ont progressivement commencé à utiliser cette technologie. La technologie laser est actuellement dans l'application de FAW, FAW Volkswagen AudiA6 top et capot arrière BORA utilisant le soudage au laser, Sagitar (Sagitar) étaient dans le haut du corps, le capot arrière et d'autres parties de la technologie de soudage au laser, longueur de soudage de plus de 30 mètres. FAW a utilisé l'équipement pour le laser allemand HassYAG 3KW et le robot Kuka, les pièces de revêtement de carrosserie de la berline FAW Car Company utilisant la découpe au laser, en utilisant l'équipement pour la machine de traitement au laser CO2 tridimensionnelle à cinq axes allemande ARNOLD 3KW, l'usine de pièces de châssis FAW sabot de frein utilisant le laser durcissement, utilisation d'équipements pour la machine de traitement laser domestique 2KW CO2, pièces de plaque mince de centre de moule FAW pour la découpe laser, l'utilisation d'équipements pour la machine de traitement laser domestique 1.5KWCO2. Avec la maturité de la technologie de soudage au laser et la baisse des prix des machines de soudage au laser, Chery Automobile en Chine a également commencé à utiliser la technologie de soudage au laser.
4. Perspectives de la technologie laser
La technologie de soudage au laser sur le processus de soudage automobile traditionnel a eu un impact très positif sur les grandes entreprises automobiles, l'utilisation de nouvelles technologies signifie une plus grande compétitivité, en particulier la concurrence brutale dans l'industrie automobile. La technologie de soudage au laser dans le soudage de l'aluminium, les pièces soudées au lieu des pièces moulées et l'application de soudage de la structure du châssis complet du plus grand avenir, les fabricants de laser devraient saisir les opportunités commerciales dans la mobilité, le volume et d'autres aspects du travail du laser, avec la fibre optique laser à transmission, de sorte que le laser soit plus adapté aux besoins de la chaîne de production automobile. Certains fabricants nationaux de produits laser l'ont progressivement réalisé, tels que la production de Hubei Optical Optical Systems Co., Ltd. de machine de soudage laser Nd: YAG pulsée utilisant la mise au point de couplage de fibre optique, facile à utiliser, la tête laser peut être loin du zone de soudage, les performances du laser sont stables et fiables, longue durée de vie, mais aussi l'utilisation du système traditionnel optique traditionnel, le laser peut être le soudage au laser, la découpe au laser et le poinçonnage, les deux. Une machine polyvalente, particulièrement adaptée à l'atelier de traitement laser et à la ligne de production automatisée.
5. Résumé
L'industrie automobile du 21e siècle entre dans les exigences de l'utilisateur conformément au mode de production modulaire flexible, la technologie de traitement traditionnelle ne peut pas répondre aux besoins du nouveau mode de production, ce qui donne l'application à grande échelle de la technologie de soudage au laser offre une opportunité, La technologie de soudage au laser et d'autres technologies de traitement au laser dans le domaine automobile connaîtront un développement plus important et deviendront une méthode de traitement importante dans l'industrie automobile.
Jul 12, 2023
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