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激光焊接机在汽车行业的应用关系

2014-09-07 返回列表

美国是最早将高功率激光器引入汽车工业的,在美国汽车工业中心底特律地区有40余家激光加工站,用于汽车金属件的切割和齿轮的焊接,使汽车的改型从5年缩短到2年。美国通用汽车公司已经采用22条激光加工生产线,美国福特汽车公司采用Nd:YAG激光器结合工业机器人焊接轿车车体,极大地降低了制造成本,2000年美国三大汽车公司已经有50%的电阻点焊生产线被激光焊生产线所取代。在日本,激光焊接在生产线上成功的应用为世界所瞩目,如在汽车车体制造中采用将薄钢板实施激光焊接后冲压成型的新方法,现在已为世界上大多数汽车厂家所仿效。世界上很多著名汽车公司都建有专门的激光焊接专用生产线:Thyssen钢铁公司的轿车底板拼焊生产线,大众汽车厂的齿轮激光加工生产线,奔驰汽车厂的18个厂房里有8个厂房安装了激光加工设备。

激光焊接由于采用计算机控制,所以具有较强的灵活性和机动性,可以对形状特殊的门板、挡板、齿轮、仪表板等零部件的焊接,也可以完成车顶和侧围,发动机架和散热器架等部件的装配,如果加上光纤传输系统和机械手,就可以实现自动化的汽车装配生产线。使用3KW左右的光纤传输的ND:YAG连续激光器,配合点焊系统,和生产线上的夹具相配合,就可以达到自动化焊接的目的,通用、奔驰等都采用了这一系统应用在最新的车型的生产线上,激光焊接系统几乎可以达到完美加工的要求,在效率、经济、安全、强度、抗腐蚀性上都有优秀表现。一辆汽车的车身和底盘由300种以上的零件组成,采用激光焊接几乎可以把所有不分厚度、牌号、种类、等级的材料焊接在一起,制成各种形状的零件,大大提高汽车设计的灵活性。拼接坯板就是在充分分析车身结构的基础上优化部件设计,使之可以由少数的几种典型坯板焊接而成,这样大大降低了模具数量,增加了材料利用率,而且可以在强度要求不同的部位采用不同厚度的坯板,可以一次冲压成型,减轻了重量,提高了精度,还使得抗腐蚀性和安全性能都有大幅度提高,车身结构也大大简化。丰田公司的侧围生产线采用了拼接坯板焊接技术,使得模具的数量降到四具,材料利用率达到65%,加上其它的部件,使得每辆车的成本下降30多美圆,大大增加汽车生产商的效益。
激光焊接在汽车工业中最主要就是应用在汽车车身的焊接和拼接坯板焊接上。为满足市场和客户的需求,改善车身和制造工艺是十分必要的,而汽车的车身价值约占汽车总价值的1/5,采用激光焊接工艺使车身的抗冲击性和抗疲劳性都可以得到显著改善,提高汽车的品质。
采用激光焊接可以给汽车制造业带来巨大的经济效益,如车身装配中的大量点焊,把两个焊头夹在工件边缘上进行焊接,凸缘宽度需要16mm,而激光焊接是单边焊接,只需要5mm,把点焊该为激光焊,每辆车就可以节省钢材40kg。用传统点焊焊接两片0.8mm的钢板冲压件,平均是20点/min,焊距是25mm,即速度为0.5m/min,用激光焊速度可以达到5m/min以上。采用激光焊接技术,不仅降低成本,还大大提高了生产效率。目前,一套千瓦级的激光加工机器人系统只要几十万美元,新型激光器的安全性和可靠性也得到了保证,其故障停机率仅2%,防护措施也极为可靠。激光焊接时需要工件接触面紧密吻合,这在工艺上是不容易实现的,但目前先进的夹持方法和适合激光焊接的凸缘设计使这一问题得到了解决,激光焊接技术的逐渐成熟使得各大汽车厂商无一例外的将激光焊接应用到了汽车生产线上。