Là nơi vận chuyển các bộ phận khác của ô tô, công nghệ sản xuất thân ô tô quyết định trực tiếp đến chất lượng sản xuất tổng thể của ô tô. Trong quá trình sản xuất thân xe ô tô, hàn là một quá trình sản xuất quan trọng. Các công nghệ hàn hiện đang được sử dụng để hàn thân xe chủ yếu bao gồm hàn điểm điện trở, hàn khí trơ nóng chảy được bảo vệ (hàn MIG) và hàn hồ quang bảo vệ khí hoạt động nóng chảy (hàn MAG) cũng như hàn laser.
Là công nghệ hàn tiên tiến tích hợp quang cơ, công nghệ hàn laser có ưu điểm là mật độ năng lượng cao, tốc độ hàn nhanh, ứng suất và biến dạng hàn thấp, tính linh hoạt tốt so với công nghệ hàn thân xe tự động truyền thống.
Cấu trúc thân xe rất phức tạp, các bộ phận trên thân xe chủ yếu là các bộ phận có thành mỏng và cong. Hàn thân xe tự động gặp phải những khó khăn khi hàn như sự thay đổi về vật liệu thân xe, độ dày khác nhau của các bộ phận thân xe, quỹ đạo hàn đa dạng và hình dạng mối nối. Ngoài ra, hàn thân ô tô có yêu cầu cao về chất lượng mối hàn và hiệu quả hàn.
Dựa trên các thông số quy trình hàn phù hợp, hàn laser có thể đảm bảo độ bền mỏi cao và độ bền va đập của các bộ phận chính của thân ô tô khi hàn, do đó đảm bảo chất lượng và tuổi thọ của thân hàn. Công nghệ hàn laser có thể thích ứng với việc hàn các bộ phận thân ô tô với các dạng khớp khác nhau, độ dày khác nhau và các loại vật liệu khác nhau, đáp ứng nhu cầu linh hoạt trong sản xuất thân ô tô. Vì vậy, công nghệ hàn laser là một phương tiện kỹ thuật quan trọng để đạt được sự phát triển chất lượng cao của ngành công nghiệp ô tô.
Quy trình hàn laser cho thân xe ô tô
Nguyên lý quy trình hàn nhiệt hạch sâu bằng laser: Khi mật độ năng lượng laser đạt đến một mức nhất định, bề mặt vật liệu sẽ bốc hơi, do đó tạo thành lỗ khóa. Khi áp suất hơi kim loại bên trong lỗ đạt đến trạng thái cân bằng động với áp suất tĩnh và sức căng bề mặt của chất lỏng xung quanh, tia laser có thể chiếu qua lỗ khóa xuống đáy lỗ và với sự chuyển động của chùm tia laser, mối hàn liên tục được hình thành. hình thành. Trong quy trình hàn nhiệt hạch sâu bằng laser, không cần thêm chất trợ dung hoặc chất độn để hàn vật liệu của phôi thành một.
Đường hàn thu được bằng phương pháp hàn nhiệt hạch sâu bằng laser nhìn chung mịn và thẳng, biến dạng nhỏ, có lợi cho việc cải thiện độ chính xác khi chế tạo thân ô tô. Độ bền kéo của mối hàn cao đảm bảo chất lượng hàn của thân xe. Tốc độ hàn nhanh, có lợi cho việc nâng cao hiệu quả sản xuất hàn.
Trong quy trình hàn thân xe ô tô, việc sử dụng quy trình hàn nhiệt hạch sâu bằng laser có thể làm giảm đáng kể số lượng bộ phận, khuôn mẫu và dụng cụ hàn, do đó giảm trọng lượng chết của thân xe và chi phí sản xuất. Tuy nhiên, quy trình hàn nhiệt hạch sâu bằng laser có khả năng chịu khe hở lắp ráp của các bộ phận được hàn kém hơn và khe hở lắp ráp cần được kiểm soát trong khoảng 0,05 đến 2 mm. Nếu khe hở lắp ráp quá lớn sẽ xảy ra các khuyết tật hàn như độ xốp.
Nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng trong quá trình hàn thân ô tô của cùng một vật liệu, bằng cách tối ưu hóa các thông số quy trình hàn nhiệt hạch sâu bằng laser, có thể thu được mối hàn có bề mặt tốt, ít khuyết tật bên trong hơn và tính chất cơ học tuyệt vời. Các tính chất cơ học tuyệt vời của mối hàn có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng của các bộ phận hàn thân ô tô. Tuy nhiên, trong hàn thân ô tô, thép hợp kim nhôm là đại diện của quá trình hàn nhiệt hạch sâu bằng laser kim loại không đồng nhất chưa trưởng thành, mặc dù bằng cách thêm lớp chuyển tiếp có thể đạt được hiệu suất tuyệt vời của mối hàn, nhưng các vật liệu lớp chuyển tiếp khác nhau trên Cơ chế ảnh hưởng của lớp IMC và ảnh hưởng của nó tới cấu trúc vi mô của cơ chế mối hàn chưa rõ ràng, cần nghiên cứu sâu hơn.
Quy trình hàn dây laser tự động trên cơ thể
Quá trình hàn phụ bằng laser dựa trên nguyên tắc sau: Mối hàn được hình thành bằng cách lấp đầy mối hàn bằng một loại dây cụ thể hoặc bằng cách cấp dây đồng thời trong quá trình hàn laser. Điều này tương đương với việc đưa một lượng vật liệu dây xấp xỉ đồng nhất vào bể hàn trong quá trình hàn nhiệt hạch sâu bằng laser. Sơ đồ dưới đây cho thấy quá trình hàn phụ bằng laser.
So với hàn nhiệt hạch sâu bằng laser, hàn phụ bằng laser có hai ưu điểm trong hàn thân ô tô: thứ nhất, nó có thể cải thiện đáng kể dung sai khe hở lắp ráp giữa các bộ phận thân ô tô được hàn và giải quyết vấn đề yêu cầu khe hở góc xiên cao đối với hàn nhiệt hạch sâu bằng laser ; thứ hai, nó có thể cải thiện sự phân bố mô trong khu vực hàn bằng cách sử dụng các dây có hàm lượng thành phần khác nhau, sau đó điều chỉnh hiệu suất mối hàn.
Trong quá trình sản xuất thân xe ô tô, quy trình hàn phụ bằng laser chủ yếu được sử dụng để hàn các bộ phận hợp kim nhôm và thép của thân xe. Đặc biệt trong quá trình hàn các bộ phận hợp kim nhôm của thân ô tô, sức căng bề mặt của bể nóng chảy nhỏ, dễ dẫn đến sự sụp đổ của bể nóng chảy, trong khi quá trình hàn phụ bằng laser có thể giải quyết tốt hơn vấn đề sụp đổ bể nóng chảy thông qua sự nóng chảy của dây trong quá trình hàn laser.
Quy trình hàn laser thân xe ô tô
Quá trình hàn laser dựa trên nguyên lý sau: Sử dụng tia laser làm nguồn nhiệt, chùm tia laser được tập trung và chiếu xạ lên bề mặt dây, dây nóng chảy, dây nóng chảy nhỏ giọt xuống lấp đầy phôi cần hàn, và các hiệu ứng luyện kim như nóng chảy và khuếch tán xảy ra giữa vật liệu hàn và phôi, từ đó nối phôi. Không giống như quy trình hàn phụ bằng laser, quy trình hàn bằng laser chỉ làm nóng chảy dây chứ không làm nóng chảy phôi được hàn. Hàn laser có độ ổn định hàn tốt, nhưng độ bền kéo của mối hàn thu được thấp. Hình 3 thể hiện ứng dụng quy trình hàn laze trong hàn vỏ khoang hành lý ô tô
Trong quá trình hàn thân ô tô, quy trình hàn laser chủ yếu được sử dụng để hàn các bộ phận thân xe không yêu cầu độ bền mối nối cao, chẳng hạn như hàn giữa nắp trên và xung quanh bên, hàn giữa phần trên và phần dưới của hành lý. nắp ngăn, v.v ... Nắp trên của VW, Audi và các mẫu xe trung và cao cấp khác đều sử dụng quy trình hàn laze.
Các khuyết tật chính trong các mối nối hàn bằng laser của thân ô tô bao gồm gặm cạnh, độ xốp, biến dạng mối hàn, v.v. và các khuyết tật có thể được hạn chế đáng kể bằng cách điều chỉnh các thông số quy trình và sử dụng quy trình hàn laser đa tiêu điểm.
Quy trình hàn composite hồ quang laser thân xe
Nguyên lý của quá trình hàn composite hồ quang laser như sau: hai nguồn nhiệt là laser và hồ quang được sử dụng để tác động đồng thời lên bề mặt phôi cần hàn, phôi được nấu chảy và đông cứng lại để tạo thành đường hàn. Sơ đồ dưới đây cho thấy quá trình hàn hồ quang laser.
Hàn composite hồ quang laser kết hợp các ưu điểm của hàn laser và hàn hồ quang: thứ nhất, dưới tác dụng của nguồn nhiệt kép, tốc độ hàn có thể tăng lên, nhiệt lượng đầu vào nhỏ hơn, biến dạng mối hàn nhỏ, duy trì các đặc tính của hàn laser ; thứ hai, khả năng bắc cầu tốt hơn, dung sai khoảng cách lắp ráp lớn hơn; thứ ba, tốc độ hóa rắn của bể nóng chảy trở nên chậm hơn, điều này có lợi cho việc loại bỏ các lỗ chân lông, vết nứt và các khuyết tật hàn khác, cải thiện tổ chức và hiệu suất của vùng chịu ảnh hưởng nhiệt Thứ tư, do hồ quang, nó có thể hàn vật liệu có độ phản xạ cao và độ dẫn nhiệt cao, với phạm vi vật liệu ứng dụng rộng hơn.
Trong quy trình sản xuất thân xe ô tô, quy trình hàn composite bằng laser - hồ quang chủ yếu là hàn các thành phần hợp kim nhôm của thân xe và các kim loại khác nhau bằng hợp kim nhôm - thép, để tạo khoảng cách lắp ráp cho các bộ phận hàn lớn hơn, chẳng hạn như phần cửa ô tô ở vị trí của trong quá trình hàn, điều này là do khoảng cách lắp ráp có lợi cho hiệu suất bắc cầu hàn hỗn hợp laser - hồ quang. Ngoài ra, công nghệ hàn hồ quang laser-MIG cũng được ứng dụng vào vị trí dầm mái bên của thân xe Audi.
Trong quy trình hàn thân xe ô tô, hàn composite hồ quang laser có ưu điểm là dung sai khe hở lớn so với hàn laser đơn, tuy nhiên, hàn composite hồ quang laser đòi hỏi phải xem xét toàn diện vị trí tương đối của tia laser và hồ quang, các thông số hàn laser, hồ quang. thông số và các yếu tố khác. Hành vi truyền nhiệt và khối lượng của quá trình hàn hồ quang laser rất phức tạp, đặc biệt là việc điều chỉnh năng lượng của hàn vật liệu không đồng nhất và cơ chế điều chỉnh độ dày và mô IMC vẫn chưa rõ ràng và cần tăng cường nghiên cứu hơn nữa.
Các quy trình hàn laser thân xe ô tô khác
Hàn nhiệt hạch sâu bằng laser, hàn phụ bằng laser, hàn bằng laser và hàn hỗn hợp hồ quang laser và các quy trình hàn khác có lý thuyết hoàn thiện hơn và nhiều ứng dụng thực tế. Khi yêu cầu của ngành công nghiệp ô tô về hiệu quả hàn thân xe tăng lên và nhu cầu hàn các vật liệu khác nhau trong sản xuất nhẹ tăng lên, hàn điểm laser, hàn dao động laser, hàn chùm tia đa laser và hàn bay laser đã thu hút được sự chú ý.
Quá trình hàn điểm laser
Hàn điểm laser là công nghệ hàn laser tiên tiến với ưu điểm vượt trội là tốc độ hàn nhanh và độ chính xác hàn cao. Nguyên lý cơ bản của hàn điểm bằng laser là tập trung chùm tia laser vào một điểm trên bộ phận được hàn, sao cho kim loại tại điểm đó tan chảy ngay lập tức và bằng cách điều chỉnh mật độ laser để đạt được hiệu ứng hàn dẫn nhiệt hoặc hàn nhiệt hạch sâu, khi chùm tia laser ngừng hoạt động, kim loại lỏng sẽ trào ngược, đông cứng lại và tạo thành mối nối.
Có hai hình thức hàn điểm laser chính: hàn điểm laser xung và hàn điểm laser liên tục. Chùm tia laser trong hàn điểm xung laser có năng lượng cực đại cao, nhưng thời gian tác dụng ngắn và thường được sử dụng để hàn các kim loại nhẹ như hợp kim magiê và hợp kim nhôm. Trong hàn điểm laser liên tục, chùm tia laser có công suất trung bình cao và thời gian tác động của tia laser dài và chủ yếu được sử dụng để hàn thép.
Trong hàn thân ô tô, so với hàn điểm điện trở, hàn điểm laser có ưu điểm là quỹ đạo hàn điểm không tiếp xúc và tự thiết kế, có thể đáp ứng nhu cầu hàn chất lượng cao dưới các khoảng trống khác nhau của vật liệu thân ô tô.
Quá trình hàn dao động laser
Hàn dao động laser là một công nghệ hàn laser mới được đề xuất trong những năm gần đây và nhận được sự quan tâm rộng rãi. Nguyên lý của công nghệ này là đạt được sự dao động nhanh, trật tự và nhỏ của chùm tia laser bằng cách tích hợp một gương dao động vào đầu hàn laser, nhờ đó đạt được hiệu quả khuấy trộn chùm tia khi di chuyển về phía trước trong quá trình hàn laser.
Các quỹ đạo dao động chính trong quá trình hàn dao động laser bao gồm: dao động ngang, dao động dọc, dao động tròn và dao động vô hạn. Quá trình hàn dao động bằng laser có những ưu điểm đáng kể trong hàn thân ô tô, vì trạng thái dòng chảy của bể nóng chảy bị thay đổi đáng kể do sự dao động của chùm tia laser, do đó quá trình này có thể loại bỏ các khuyết tật không được sử dụng, đạt được sự sàng lọc hạt và triệt tiêu độ xốp trong quá trình hàn. cùng một vật liệu thân ô tô, và cải thiện các vấn đề trộn không đủ các vật liệu khác nhau và tính chất cơ học kém của đường hàn khi hàn các vật liệu thân ô tô khác nhau.
Quá trình hàn chùm tia đa tia laser
Hiện nay, laser sợi quang có thể được sử dụng để chia một chùm tia laser thành nhiều chùm tia laser bằng cách sử dụng mô-đun tách chùm tia được lắp đặt trong đầu hàn. Hàn chùm tia laser đa năng tương đương với việc áp dụng nhiều nguồn nhiệt trong quá trình hàn. Bằng cách điều chỉnh sự phân bố năng lượng của chùm tia, các chùm tia khác nhau có thể đạt được các chức năng khác nhau, chẳng hạn như: chùm tia có mật độ năng lượng cao hơn là chùm tia chính, chịu trách nhiệm hàn nóng chảy sâu; chùm tia phụ có mật độ năng lượng thấp hơn có thể làm sạch và làm nóng trước bề mặt vật liệu, đồng thời tăng khả năng hấp thụ năng lượng chùm tia laser của vật liệu.
Quá trình hàn chùm tia đa tia laser có thể cải thiện đặc tính bay hơi của hơi kẽm và đặc tính động của bể tan chảy trong quá trình hàn các tấm thép mạ kẽm, cải thiện vấn đề bắn tung tóe và tăng cường độ bền kéo của đường hàn.
Quá trình hàn bay laser
Công nghệ hàn laser là công nghệ hàn laser mới có hiệu suất hàn cao và thiết kế quỹ đạo hàn tự động. Nguyên lý cơ bản của hàn bay bằng laser là khi chùm tia laser chiếu tới gương X và Y của gương quét, góc của gương được điều khiển thông qua lập trình tự động để đạt được độ lệch của chùm tia laser ở mọi góc độ.
Theo truyền thống, hàn laser thân xe chủ yếu dựa vào robot hàn để điều khiển đầu hàn laser chuyển động đồng bộ nhằm đạt được hiệu quả hàn. Tuy nhiên, chuyển động tịnh tiến lặp đi lặp lại của robot hàn hạn chế nghiêm trọng hiệu quả của việc hàn thân xe do số lượng mối hàn lớn và chiều dài của mối hàn. Ngược lại, hàn bay bằng laser có thể đạt được trong một phạm vi nhất định chỉ bằng cách điều chỉnh góc của gương phản xạ. Do đó, công nghệ hàn bay bằng laser có thể cải thiện đáng kể hiệu quả hàn và có triển vọng ứng dụng rộng rãi.
Bản tóm tắt
Với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, tương lai của công nghệ hàn thân xe sẽ tiếp tục phát triển cả về quy trình hàn lẫn công nghệ thông minh.
Thân xe ô tô, đặc biệt là thân xe năng lượng mới đang phát triển theo hướng trọng lượng nhẹ. Hợp kim nhẹ, vật liệu composite và vật liệu không đồng nhất sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong thân ô tô, quy trình hàn laser thông thường khó đáp ứng yêu cầu hàn nên quy trình hàn chất lượng cao và hiệu quả sẽ trở thành xu hướng phát triển trong tương lai.
Trong những năm gần đây, quy trình hàn laser mới nổi, chẳng hạn như hàn xoay laser, hàn chùm tia đa laser, hàn bay laser, v.v., đã tập trung vào chất lượng hàn và hiệu quả hàn của nghiên cứu lý thuyết ban đầu và thăm dò quy trình. Tương lai cần có quy trình hàn laser mới nổi và các vật liệu nhẹ trên thân ô tô, hàn vật liệu không đồng nhất và các kịch bản khác được kết hợp chặt chẽ, thiết kế quỹ đạo xoay chùm tia laser, cơ chế tác động năng lượng chùm tia đa tia laser và cải thiện hiệu quả hàn chuyến bay cũng như các khía cạnh khác của nghiên cứu chuyên sâu để khám phá quy trình hàn thân ô tô hạng nhẹ hoàn thiện.
Công nghệ hàn laser thân xe đang được tích hợp sâu với công nghệ thông minh, cảm biến thời gian thực về trạng thái hàn laser thân xe và kiểm soát phản hồi các thông số quy trình có vai trò quyết định đến chất lượng hàn. Công nghệ hàn laser thông minh hiện nay chủ yếu được sử dụng để lập kế hoạch và theo dõi quỹ đạo hàn trước cũng như kiểm tra chất lượng sau hàn. Nghiên cứu trong và ngoài nước về việc phát hiện các khuyết tật hàn và điều chỉnh thích ứng các thông số vẫn còn ở giai đoạn sơ khai và công nghệ điều khiển thích ứng các thông số quy trình hàn laser chưa được áp dụng trong sản xuất thân xe ô tô.
Do đó, để ứng dụng công nghệ hàn laser vào đặc điểm quy trình hàn thân xe ô tô, tương lai cần phát triển với hệ thống cảm biến thông minh hàn laser lõi đa cảm biến tiên tiến và hệ thống điều khiển robot hàn có độ chính xác cao tốc độ cao để đảm bảo rằng quá trình hàn laser công nghệ thông minh trong thời gian thực và độ chính xác của từng liên kết, thông qua liên kết "lập kế hoạch quỹ đạo trước khi hàn - kiểm soát thích ứng các thông số hàn Kiểm tra trực tuyến chất lượng sau hàn", để đảm bảo xử lý chất lượng cao và hiệu quả.
Công ty tự động hóa laser Maven tập trung vào ngành công nghiệp laser trong 14 năm, chúng tôi chuyên hàn laser, chúng tôi có máy hàn laser cánh tay robot, máy hàn laser tự động để bàn, máy hàn laser cầm tay, ngoài ra chúng tôi còn có máy hàn laser, máy cắt laser và máy khắc dấu laser, chúng tôi có rất nhiều trường hợp giải pháp hàn laser, nếu quan tâm, bạn luôn có thể liên hệ với chúng tôi.
Thời gian đăng: Dec-09-2022
