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近年来,随着科学技术的不断进步,以激光技术为代表的先进制造技术不断推动着汽车制造业的置换和创新突破,其在汽车加工中的应用也越来越广泛。
与传统制造技术相比,激光技术以其非接触加工、高精度、高灵活性、高效率、高自动化、适应性等突出优势,在切割、焊接、打标、表面处理等方面表现突出。本文主要介绍了汽车覆盖件激光高速冲裁、车身白激光在线焊接以及汽车零部件焊接在汽车上的应用现状和发展趋势。针对汽车品种的快速发展和多样化,以及汽车覆盖板需求从规模化生产向定制化生产的转变。
众所周知,激光切割在未来的关键发展趋势主要包括高精度、高速度、高功率、大厚度、宽面积、三维切割和特殊材料切割。目前,在激光切割领域,光纤激光切割突出了一系列优势:功率不断提高,加工板材的厚度不断增加,切割速度越来越快(可达100m/min),不仅大大缩短了生产准备周期,而且使车间生产高度灵活,加工面积减少一半。与传统加工方法相比,激光加工成本降低50%。
如今,对汽车面板的需求越来越强烈。汽车工业的快速发展也要求越来越多的汽车覆盖件冲裁线。汽车面板的需求需要从规模化生产向定制化生产转变。关键是利用激光技术对汽车覆盖件进行加工。
如果采用现有的加工方法,单台设备价格在7000万元左右,单套模具开模成本在220万元左右,模具开模时间在1-2个月左右。与此同时,还有一个设计挑战:复杂的形状很难塑造。
随着高性能光纤技术的不断发展,新型汽车覆盖件冲裁生产线不断得到推广。
汽车白车身的焊接是汽车生产过程中的一个重要环节。白车身的焊接质量直接关系到整车的质量和使用寿命。由于具有非接触加工、能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度快、易于实现自动控制、无后续加工等优点,与传统焊接方法相比,白车身激光焊接大大提高了汽车制造效率,降低了生产成本。
汽车面板顶部的焊接系统可以在13秒内完成1.4米长的焊接。当对不同型号进行柔性混合生产时,生产线型号的自动切换时间小于40秒。再如车身焊接生产线,由2种地板夹具、1套车身传动系统、1套车身升降装置、8个点焊机器人、16套夹持器夹持器夹持器夹具和16个定位锁定装置组成。此外,激光焊接头由两个机器人单元组成,一个光纤激光器,一个送丝器,一个焊接接头,一个激光屏蔽和地面固定装置。上夹与机器人之间设有快速切换装置,可快速切换多种型号的工装。
从焊接过程研究的角度来看,需要不断加强的领域有:焊接过程的稳定性控制、焊缝缺陷控制、焊缝形状和结构控制、复杂结构焊接过程控制和新型激光焊接技术。
激光焊接在汽车零部件加工中除了白车身焊接和汽车覆盖件的定制焊接外,也起着重要的作用。毫无疑问,激光焊接技术已经成为最先进的汽车制造工艺之一。在西方发达工业国家,60%以上的汽车零部件采用激光焊接技术加工,如安全气囊、汽车座椅角度调节器、座椅滑块、备用舱等。激光技术可以应用于各种汽车零部件的制造,如齿轮、变速器等。同时,激光焊接在汽车零部件的高效、安全、强度、环保、柔性加工等诸多方面显示出其优势。激光焊接技术可以大大提高汽车零部件的整体性能,进一步提高整车质量。
安全气囊是汽车的重要组成部分,是指在第二次碰撞发生前将安全气囊膨胀以保护乘员的装置。安全气囊的爆炸由安全气囊中的一个关键部件——气体发生器控制。爆炸过程中产生大量气体,导致爆炸。鉴于此,安全气囊内胆的密封要求非常高,内胆加工时要避免过热,从而区分激光焊接工艺。在该领域,华工激光可以提供适合的焊接技术,其核心优势是焊缝熔深大,2-3mm,焊接强度高,焊接变形小;焊接自动化程度高,焊接精度高;此外,激光焊接消除了电极或填料的需要,从而创造了一个无杂质和无污染的焊接。