焊接

激光拼焊闆在汽車車身制造中的應用

轉載 :  zhongte88183.cn   2018年02月08日

  汽車制造領域是當前最大規模使用激光焊接技術的行業,從汽車零部件生産到車身制造,激光焊接已經成為汽車制造生産中的重要焊接方法之一。激光拼焊闆是将不同表面鍍層、材質及厚度的2 塊或多塊鋼闆通過激光焊接方法拼接在一起成為毛坯件,然後在汽車制造廠沖壓制造成零部件。因其具有自由組合的性質,可将不同的鋼闆進行拼接,作為激光焊接在汽車車身制造中的主要應用,實現了減輕車身質量、增加車身剛度、減少車身零件裝配數量、提高裝配精度及降低汽車制造成本的目的。

  1 激光拼焊闆的應用

  從20 世紀80 年代中期開始,激光拼焊闆作為新技術在歐洲、美國及日本得到了廣泛關注。激光拼焊闆工藝主要為汽車行業進行配套服務,尤其在車身生産、制造和設計方面,激光拼焊闆的使用有着巨大的優勢。目前,由激光拼焊闆生産的汽車車身零部件主要有前後車門内闆、前後縱梁、側圍、底闆、車身兩側的A,B,C柱、輪罩及背門内闆等[2],其中,門内闆應用此工藝最多,其次是前縱梁。

  根據零件結構、功能及材料利用率等的不同,激光拼焊闆的焊接形式,如圖1 所示。

  

激光拼焊

  2 激光拼焊闆的應用優勢

  激光拼焊闆在汽車産品上應用後,有效提高了整車的各項性能,并且在降低制造成本方面具有顯著的優勢。采用激光拼焊闆與傳統零部件産品制造工藝對比,其優勢,如表1 所示。

  

  為驗證産品結構性能,對由3 塊不同強度的鋼闆沖壓成U 型梁的激光拼焊闆進行碰撞試驗,如圖2 所示。要求發生碰撞時兩端潰縮吸能,中間保持原有形狀。從圖2 可以看出,碰撞後按照設計要求兩端潰縮吸收撞擊能量,中間基本無變形。

  3 激光拼焊闆設備的組成及工藝流程

  生産設備主要由三部分組成。1)傳輸裝置:包括上料車、拆垛機器人、中轉機器人、下料機器人、磁性傳送帶、打淺坑裝置及堆垛機器人;2)激光焊接設備:包括定位工作台及激光焊機;3)檢測設備:包括在線無損檢測設備及檢測機器人。圖3 示出激光拼焊線模型圖。

  主要工藝流程包括5個方面:

  1)料片生産。把金屬闆材或者金屬帶材裁剪成預定尺寸及形狀的料片,一般使用開卷落料線和擺剪設備進行鋼闆的裁剪,保證必要的裁剪精度及良好的切邊質量。

  2)上料工序。通過上料車、拆垛機器人及中轉機器人将料片放置到夾緊定位裝置。

  3)加緊定位。經過預定位工作台和精定位工作台的2 次定位,将料片準确定位,準備焊接。

  4)激光拼焊。在激光拼焊時,既要保證良好的經濟性,又要保證整個焊縫均衡,焊縫寬度等于原始材料的厚度并具有較好塑性,即沖壓形變能力,焊縫強度不低于被焊接材料中屈服強度低的材料的強度。

  5)下料、焊縫檢測。通過機器人将焊完的闆料抓起并豎立,待檢測機器人檢測完畢後,将闆料放到磁性傳送帶。目前某些焊接設備具有在線不間斷質量監控系統,能夠在焊接過程中對焊縫位置、間隙、外形及焊接缺陷進行質量檢測。對激光拼焊焊縫缺陷,可以用電磁聲學法(使用橫向偏振平面波)以及微焦點X 光透視等傳統方法檢測,也可以用光學攝像來進行外形與局部缺陷檢測。

  6)打淺坑、堆垛及抽檢工序。激光拼焊完成後,由于闆料有厚度差,為補償闆料堆放時的厚度不同,在闆料打上淺坑,堆垛時保證堆齊。闆料打完淺坑由堆垛機器人完成闆料的疊放。在需要進行人工檢測時,堆垛機器人可以将闆料放到檢測牆上,人工将其從線内移到線外,在全線不停機的情況下,進行人工抽查。在對拼焊闆焊區質量進行生産抽檢時,應主要檢測焊縫的強度及塑性,包括對焊縫及焊區物理力學性能的試驗。

  4 激光拼焊闆質量要求

  激光拼焊闆焊接完成後易産生的質量缺陷,如圖4所示。質量控制标準為:上下凹陷深度不得超過薄闆厚度的10%;上下凸起不能超過薄闆厚度的20%;上下錯邊深度不得超過薄闆厚度的10%。

  

  激光拼焊闆質量試驗檢驗方法采用金屬杯突試驗檢測,圖5 示出金屬杯突試驗後的檢測結果。

  5 結論

  随着汽車工業将減重、節能、減排及提高汽車被動安全性作為汽車的發展趨勢,激光拼焊闆得到了大量應用。在白車身結構件上使用激光拼焊闆,可以減輕車身質量,顯著提高安全性能。在沖壓過程中, 材料能得到合理利用,降低了廢品率,同時減少對沖壓模具、裝配夾具及焊接設備的使用,降低了制造成本。因此激光拼焊闆的大量運用是汽車工業發展的必然趨勢。

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