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专家解读激光焊接手艺的前进轨范 |
| 阿里巴巴 激光焊接手艺的呈现给五金冲压厂质量带来了更多有用的保证，成为良多五金冲压厂制造商的新宠。但其投资过年夜、对被焊件要求过高档一系列问题，也使一些用户对其望而却步！
在五金冲压厂制造工艺里，焊接是五金冲压厂装配流水线上一道不成或缺的工序。近年来，跟着激光焊接手艺的呈现和快速成长，良多五金冲压厂制造企业均已起头采用了激光焊接手艺。然而，激光焊接手艺的应用现状及成长趋向事实若何？在这个车身上处处都是焊缝的时代，是时辰坐下来对其进行思虑和谈判了。
本期邀请了上海公共五金冲压厂有限公司三厂赵爱平易近师长教师、上海通用五金冲压厂有限公司焊接工程组司理孙志成师长教师以及一汽－公共五金冲压厂有限公司规划工程师贾磊师长教师，来配合切磋激光焊接手艺的特点、优势、应用现状以及成长趋向等问题，与业内同仁们一同分享激光焊接手艺对五金冲压厂制造业的意义……
AI:在五金冲压厂工业中，激光焊接手艺首要应用于车身焊接和零件焊接，能否针对其具体的特点谈谈激光焊接手艺的优势？
赵爱平易近师长教师：车身焊接一般有电阻焊接、CO2焊接和钎焊等手艺。在世界上，将激光焊接手艺应用于车身焊接起头于20世纪80年月，在中国，上海公共于1999年率先将其应用于车身焊接。与其它焊接体例对比，激光焊接具有良多怪异优势：
1.激光焊接的速度很快，最快可以达到20m/min；2.因为能量集中、速度快而且长短接触焊接，是以焊接变形很小；3.因为激光焊接可以或许使钢板之间的毗连处于晶体结构之间的彼此毗连，所以不仅能提高车身的抗委靡性、抗冲击性以及抗侵蚀机能，而且也使车身的密封性有极年夜的提高。若是把TOURAN车身的激光焊接改成电阻焊接，当它以120km/h的速度行驶时，噪声将年夜约增添30%：4.因为激光焊接长短接触式焊接，一般距离钢板10cm以上，是以，在车型改换时，只需更改夹具和机械人从头编程就可以了，很是适合柔性化出产。
孙志成师长教师：从某种意义上来说，激光焊接对比于五金冲压厂出产应用中的传统电阻点焊和弧焊具有必然的优势：
1.单面焊接。点焊一般是对双面板材进行焊接，需要预留足够的焊接边缘，并使焊枪可以或许达到翻边的两侧。激光焊接只需对翻边的一面进行焊接，可以年夜年夜削减预留的焊接边缘。这些材料的削减可以使整个车身的重量减轻，并使车身的设计更具弹性。
2.扭曲变形。与点焊对比，激光焊接的热变形区域很窄。因为它是一种非接触工艺，是以点焊中伴有的机械扭曲和海浪边缘在激光焊接中不会发生。同时，这种非接触特征也消弭了易损件和高频率维护部件，例如电极帽、电极杆和电缆等。
3、焊接强度和焊接速度。激光焊接的另一个首要优势就是它的焊接速度，可以达到5m/min，同时发生很小的热变形，而且对临近的金属没有机械扭曲。因为激光焊接可所以持续焊接，是以，激光焊接还可以或许持续增强产物的结构机能。
贾磊师长教师：经由过程将分歧或不异厚度、强度、材质的钢板切成合适的尺寸和外形，然后用激光焊接成一个理想的┞符体（即拼焊板），再进行冲压，由此制成的面板结构能达到很是合理的金属组合。不仅能削减结构件质量、材料耗损、毗连密封措置工作量和零件数目，而且在改善车身质量的前提下，还削减了装配工作量，同时使成型工具、冲压机的工装投资以及运输、储存金属材料的费用削减。此外，还可提高车身尺寸精度，简化结构件及装配件的几何外形，从而对其制造公役进行优化。因为这种车身能轻松地使车身在静态负荷、冲击负荷及变荷下连结强度平衡，是以，也提高了车身的质量不变性和结构靠得住性。同时，车身部件及整个车身的耐侵蚀能力也有极年夜地提高。
在白车身焊接中，激光焊接首要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧面车身的焊接。在使用激光焊接手艺之前均采用点焊，是以会呈现15mm的接缝。公共的最新车型采用了激光钎焊，彻底消弭了接缝。因为可以省去镶边，所以每辆五金冲压厂可以削减14欧元的成本，同时，因为工件毗连之间的接合面宽度可以削减，是以，既可降低板材的使用量，也能提高车体的刚度。
用激光焊接零部件，零件的焊接部位几乎没有变形，焊接速度快且不需要焊后热措置。今朝，激光焊接零部件已经普遍采用，常见于变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链等。
AI:虽然激光焊接手艺具有提高车身抗委靡性、抗侵蚀性和抗冲击性等优势，但在现实的应用过程中，是否也存在一些问题？今朝，激光焊接手艺的现实应用情形若何？
赵爱平易近师长教师：虽然激光焊接手艺在车身制造中有良多优势，但它对部件的要求也斗劲高：首先它对五金五金冲压件的要求很高，要求平整度节制在0.2mm之内。在国外，厂家将良多五金五金冲压件拿到外面进行机加工来确保精度，这对竭力降低成本的中国五金冲压厂行业来说很难理解。其次，激光焊接手艺包含光、机、电、通信等手艺，这对维修人员素质的要求也斗劲高。此外，激光发生器和机械人等在激光焊接中必需的部件的价钱斗劲贵，是以要求的一次性投资斗劲年夜。
尽管如斯，激光焊接手艺的应用仍是越来越普遍。以上海公共为例：从1999年在PASSAT首先起头运用激光焊接手艺以来，在POLO、TOURAN的车身制造中，也越来越多的运用到激光焊接，激光焊缝的长度从4.1m 成长到此刻的41m，所以对于PASSAT、POLO、TOURAN来说，车身撕裂是天方夜谭。此外，由亚、欧、美35个冶金公司配合介入、业已完成的国际超轻车身连系开发项目已经取得重年夜功效，在所开发的超轻车身上，50%的结构件由激光焊接而成。
今朝，上海公共在激光焊接手艺方面已经拟定了适合自己的激光焊接尺度工艺。跟着激光焊接手艺的成长，将为五金冲压厂设计带来革命性概念。采用激光焊接手艺，可削减工件毗连之间的接合面宽度，不单降低了板材使用量和车身的重量，而且提高了车体的刚度，带动了五金冲压厂的轻量化设计。同时，激光焊接手艺还扩年夜了所能焊接的钢种规模，搜罗低合金钢、中合金钢、高强度低合金钢、IF钢、多相钢、TRIP钢以及年夜年夜都不锈钢、电工钢和涂层钢，使车身上可以或许运用越来越多的其他金属材料，年夜年夜提高了整车的刚度和强度，例如，国外已经起头用激光焊接来对铝合金车身进行焊接。然而，同时也造成上海公共的五金冲压厂价钱稍高。
孙志成师长教师：产物的设计特征及冲压成形后的质量对采用薄板激光焊接工艺的影响很年夜。使用的金属材料种类很主要，这关系到可焊性、成形性及出产能力。激光焊接产物/工艺方面需要考虑的内容搜罗：1.焊接板材应该含有较高的领受光能特征；2.板材的厚度应该小于1.5mm；3.分总成零件的尺寸受限于激光发生装配的工作区域规模；4.总成的焊接位置可以或许进行夹紧和支撑；5.板材匹配间隙要求严酷，一般小于板材厚度的20%。
今朝，在线的车身激光焊接工艺（如车顶与侧围间焊接）首要应用于一些欧洲的五金冲压厂制造商，而在北美和日本等地并不普及。可是，离线的薄板激光拼焊工艺却为良多五金冲压厂制造商所使用。
拼焊可以把分歧厚度、强度和镀层的钢板焊接在一路，然后冲压成形。而激光手艺可以很好的应用于这种工艺，并在五金冲压厂工业广受接待。在北美，激光拼焊的应用正以每年1.5～2亿片的速度增添，估量2006年将达到7亿5万万片。它具有降低成本、减轻车身重量、不需要多种冲压模具冲压冲压和相关传统点焊夹具的利益，同时，还可使钢材获得充实操作。
贾磊师长教师：激光焊接手艺虽然有它怪异的优势，但也存在一些短处：1.因为激光焊聚焦光斑小，对焊接结构的精度要求较高，是以提高了对焊接夹具的设计要求，从而也提高了投资；2.激光焊接设备自己的价钱不菲，初期投资较年夜。若是产量受车型发卖影响无法年夜幅度提高，则激光焊接对于年夜规模、高速出产的优势则无法获得阐扬；3.任何一种焊接工艺都或多或少会发生缺陷，对于激光焊来说，一旦发生焊接缺陷，其质量的检测和返修都较其他焊接体例坚苦。当前，可以或许应用于激光焊缝的靠得住、便捷的无损检测设备尚存在空白。
尽管如斯，激光焊接在五金冲压厂工业中，出格是中高档车的出产中已成为尺度工艺，公共公司出产的Golf在焊接长度方面：激光焊接为52.5m，操作统一激光源的激光钎焊焊缝为3.6m，粘合剂接合为22.6m，亚弧焊为4.7m，点焊为2938处。按照对车体结构整体组成的进献计较，激光焊与点焊的比例各占45％，远远跨越其他毗连体例，激光焊接已经成为五金冲压厂制造规模中不成缺傲幽工艺。
此外，其具备的柔性也在出产中获得较多应用，Nd:YAG激光可以经由过程光纤进行传输，其光源发生设备距离焊枪终端可跨越100m，从而可使多个车型、多个工位共用一组激光器，同时提高了设备操作率、能源动态平衡和出产平安冗余性。一汽公共二厂的PQ35平台拥有30多个激光设备，不仅可觉得SAGITAR速腾白车身焊接供给三个工段跨越20个工位的光源，同时该设备还可为Caddy车型供给激光源，正在规划中的一款新车亦可操作其中部门激光设备，从而呵护了初始设备投资。据统计，使用激光设备时的车间占地面积比点焊设备削减了40%。此外，车身焊接激光系统的使用使出产节奏加速，在SAGITAR速腾白车身焊接中，使用激光焊接时的出产节奏比传统体例快30％，而响应工位的操作工数目不及传统体例的1/2。
AI:鉴于激光焊接手艺有利有弊的现状，与传统的焊接手艺对比，激光焊接手艺是否更合用？未来，激光焊接手艺的成长前景若何？
赵爱平易近师长教师：从1999年上海公共起头采用激光焊接，到2003年TOURAN车身上激光焊接的使用，激光发生器、激光境组、通信节制以及激光焊接的柔性夹具成长迅速，从而加倍适合在多量量的车身制造中运用激光焊接。在国外，已经起头运用远程激光来制造焊接柔性车身，这为柔性制造供给了新的课题。然而，在国内仍有良多人没有理解采用激光焊接的车身与采用电阻焊接的车身的区别。若是可以在用户面前尴尬刁难比试验，巨匠应该会更轻易理解。可是，跟着国内用户对五金冲压厂的理解和追求方针的提高，相信会有越来越多的人认可激光焊接手艺和激光焊接的车身，同时，也将带动我们对激光焊接的研究。
激光焊接手艺能将各类钢板焊接在一路，可年夜幅度提高五金冲压厂的刚度、强度和密封性。在国外对五金冲压厂追求“平安第一”的情形下，激光焊接手艺的成长会很快，而且国外已经充实操作激光焊接手艺进行铝合金车身的焊接，为铝合金车身的制造供给了有用的体例。同时，它还敦促了五金冲压厂在不降低刚度和强度的前提下，向轻量化设计标的目的成长。是以在国外，激光焊接手艺的应用会越来越广，而有了市场，势必会促进激光焊接手艺的不竭成长。
孙志成师长教师：相对于传统的出产工艺而言，薄板激光拼焊手艺具有必然的优势，而且已经是一种相当成熟的工艺，可以降低五金冲压厂的制造成本。而就车身在线的焊接工艺来说，激光焊接设备相对于传统焊接手艺的成本仍相当昂贵。对于一个典型的激光焊接工位，搜罗两套激光发生器、冷却箱、激光头，两台机械人及响应的机运线和外部封锁等，年夜约需要200～300万美金。
我小我认为：今朝受限于车身相关产物及工艺的设计要求，在线的车身激光焊接尚无法年夜量替代传统的焊接手艺。但跟着车身设计的优化，激光焊接对车身结构特有的优势以及激光焊接手艺靠得住性的进一步提高和设备成本的降低，相信激光焊接手艺在五金冲压厂工业会有更普遍的应用。今朝，在车顶和侧围的焊接以及行李箱盖等分拼区域的焊接已有更多的五金冲压厂厂使用了或考虑使用激光焊接。
贾磊师长教师：当前，必需要认可的事实是：激光焊接设备的初期投资较年夜。虽然跟着产量的晋升可收回预期的投资，但激光手艺的使用，亦使车身的材料成本、车间的培植成本和人力成本受到节制。总体看来，在出产初期产量不高的情形下，五金冲压厂的制造成本会略高于使用传统工艺的制造成本。
关于激光设备，估量下一代在五金冲压厂财富中年夜量使用的激光器可不变供给6kW的能量输出。效率可达20%，光束质量达到6mm×mrad，并可在跨越100m的光缆中矫捷传送，正常运行时刻达99.9%，而修理时刻不跨越30min。
就激光焊接工艺而言，激光-电弧复合焊将是一个热点。激光-MIG焊采用激光束和电弧配合工作，焊接速度高、焊接过程不变，同时热效率高，并许可更年夜的焊接装配间隙。激光-MIG复合焊的熔池比MIG焊的要小，热输入低、热影响区小且工件变形小，年夜年夜削减了焊后更正焊接变形的工作。复合焊比激光焊加倍经济，激光-MIG复合焊的焊缝是由激光和MIG焊配合形成的，可降低所需的激光束能量，从而年夜年夜降低激光器的功率。当前，年夜规模使用的激光器效率不跨越3%，因而浸染在工件上的激光束能量每降低1kW，则在激光器上降低的能耗就接近35kVA。在欧洲，每增添1kW的激光功率年夜约需要10万欧元，若是能用3kW的激光器庖代4kW的激光器，即使考虑到增添MIG焊电源和激光焊头所需的费用，投资也可以节约6万欧元摆布。
针对激光焊缝的质量检测，当前已经有使用超声波手艺的无损检测仪器呈现。针对分歧车身结构设计专用的超声波探头可以达到90％的切确率，该设备的成长有望使白车身激光焊接质量再提高一个台阶！ |
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