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激光拼焊的工藝現狀及問題分析!

2019-06-12 23:13:54·  來源:全球智造
 
在當今的汽車產業中,焊接是一個關鍵的環節,采用恰當的焊接方式可以進一步提高車身抗碰撞能力,降低車身重量、造車本錢和油耗以及簡化總裝工序等優勢。目前,汽車采用的焊接一般是點焊,最高級的是激光焊接,雖然成本較高,但是物超所值
在當今的汽車產業中,焊接是一個關鍵的環節,采用恰當的焊接方式可以進一步提高車身抗碰撞能力,降低車身重量、造車本錢和油耗以及簡化總裝工序等優勢。目前,汽車采用的焊接一般是點焊,最高級的是“激光焊接”,雖然成本較高,但是物超所值。

激光焊接是用激光這把“六脈神劍”融化金屬,代替傳統的焊接工藝。在他出現前,焊縫質量不高,汽車制造時只能使用一整塊鋼板沖壓一個零件,所以以前的汽車又笨重又耗油。


而激光焊接出現后,不但焊接質量高,還可以將不同厚度、不同材質甚至不同表面狀態的鋼板對拼后焊接在一起。焊完后再沖壓成所需的零件,這樣設計時可以做到真正的按需選材。所以現代汽車又輕靈又省油。

激光拼焊板——方便又快捷

既然談到了激光拼焊,不得不說到激光拼焊板。在我們的座駕中,門內板、B柱、縱梁、前圍板等很多零件都是使用激光拼焊板沖壓而成,既提高了車身強度又能減重省油。


在傳統的白車身制造中,首先需要沖壓若干零件,然后再焊接成分總成,在很多零件上需要焊接加強板類的零件。與此相比,拼焊鋼板沖壓有很多顯著的優點,特別是減少工件數量,從而減少加工環節、降低生產成本。

傳統生產工藝與激光拼焊板工藝的對比

相比而言,激光拼焊板優勢眾多:降低工件重量,從而降低整車重量;減少累計公差,利用拼焊板沖壓,可以使零件一次沖壓成型,不需要將幾個零件焊成一個零件,大大提高了零件尺寸精度;激光焊接代替傳統電焊,時間可以得到大量節省,焊接質量得到質的提高;提高車身碰撞安全性能等等。

激光拼焊板的應用

隨著技術的進步,拼焊鋼板已在汽車工業得到廣泛應用,拼焊鋼板已應用在車身縱梁、骨架、地板、門內板、側圍和保險杠等多個部位。

拼焊鋼板在車身上的應用

目前,中高檔轎車車身已普遍應用激光拼焊板;合資汽車廠轎車車型上的激光拼焊板采用其母公司(或合資伙伴)原始車型的設計。但考慮總體投資控制,部分拼焊件可能仍為CKD進口件(如一汽豐田的皇冠、一汽-大眾的高爾夫);部分非關鍵拼焊件可能更改設計,改為等厚板件(如一汽-大眾奧迪A6 L的門檻板)。

國內汽車廠也已開始在車身應用激光拼焊件,并已形成成熟便捷的激光拼焊板供應網絡,如寶鋼集團已分別于北方、中東部及南方建立了三家激光拼焊板加工配送中心,并且其進一步計劃在重慶與武漢再建立兩家激光拼焊板加工配送中心。當然還有其他廠商也有在國內生產和配送,如蒂森克虜伯的武漢生產基地等。

目前激光拼焊工藝現狀

20世紀80年代激光拼焊技術處于起步發展階段,日本豐田汽車于1985年開始使用激光拼焊板,1985年蒂森克虜伯率先為奧迪100提供了激光拼焊板。90年代激光拼焊技術處于快速發展階段,德國蒂森克虜伯、安賽樂米塔爾紛紛新建激光拼焊廠,1995年寶馬汽車開始大規模使用激光拼焊板。進入21世紀,主要生產冷軋汽車板的鋼企基本都開始涉足激光拼焊領域。


2002~2009年,我國已建成了32條激光拼焊生產線,如下表所示。隨著我國激光拼焊生產線的不斷發展,正在逐漸替代進口激光拼焊板。國外先進鋼鐵公司的經驗表明,汽車制造業所采用的激光拼焊技術是鋼鐵行業延伸產業鏈的一種行之有效的技術。


激光拼焊作為一種新的工藝手段,給車身制造帶來新的產品解決方案,并給質量提高和成本降低帶來了新的機遇。同時由于其工藝實施的特殊性,需要產品設計、沖壓工藝和模具制造等相關人員更為密切的配合,才能最終制造出既滿足結構和性能要求、工藝合理穩定、成本最低的合格產品。

下面我們來看看,在使用激光拼焊過程中,會遇到哪一些問題?

激光拼焊典型質量問題分析

1.焊接氣孔問題


原因:

(1)、焊接保護氣體不純(解決方法:更換純度較高氣體)

(2)、焊接保護氣體位置不對(解決方法:調節銅管吹氣角度和高度位置)

(3)、焊接保護氣體流量大小不合適(解決方法:調節保護氣體流量)

(4)、板材表面有油污、水汽或雜質等(解決方法:清潔板材焊縫表面)

2.焊接斷弧問題


原因:

(1)、焊接參數不合適(解決方法:調整焊接功率、速度、焦點、保護氣體等參數到合適值)

(2)、外光路鏡片污染(解決方法:檢查并清洗外光路鏡片)

(3)、激光器內部鏡片污染(解決方法:檢查并清洗內部光路鏡片)

3. 焊縫表面有顆?;蛘吆缚p成型不均勻


原因:

(1)、焊接保護氣體不純(解決方法:更換純度較高氣體)

(2)、焊接保護氣體位置不對(解決方法:調節銅管吹氣角度和高度位置)

(3)、焊接保護氣體流量大小不合適(解決方法:調節保護氣體流量)

(4)、板材表面有油污、水汽或雜質等(解決方法:清潔板材焊縫表面)

4. 焊縫錯邊問題


原因:

(1)、板材精剪后平整度不一致(解決方法:檢查板材平整度)

(2)、焊接平臺不平整(解決方法:檢查并清理平臺是否有焊渣)

5. 焊縫偏向一側板材


原因:

(1)、拼縫時擠壓坐標值過大(解決方法:調整合適拼縫擠壓坐標值)

(2)、焊接時激光偏向一側(解決方法:調整焊接時激光到焊縫合適值)

6. 焊縫局部變窄問題


原因:

(1)、拼縫時間隙值過大(解決方法:調整合適拼縫擠壓坐標值或者更換合格板材)

(2)、焊接時激光偏向薄板一側(解決方法:調整焊接時激光到焊縫合適值)

7.焊縫未焊透

原因:焊接時工藝參數不合適(功率過低、速度過快、離焦量過大等)

8.焊縫燒穿

原因:

(1)、焊接時工藝參數不合適(功率過高、速度過慢、離焦量過小等)

(2)、焊接時激光偏向薄板一側(解決方法:調整焊接時激光到焊縫合適值)

激光拼焊——未來

談到激光拼焊,離不開汽車輕量化。汽車輕量化是近年來各國政府、學術界和汽車工業界應對能源短缺和環境污染的最有效措施之一,而激光拼焊是實現汽車輕量化的重要手段之一:通過不同強度、厚度的組合來實現不同的性能要求,從而達到輕量化的目的?,F如今拼焊鋼板已廣泛應用在車身縱梁、骨架、地板、門內板、側圍和保險杠等多個部位,整車的拼焊板用量達到了50%以上。


隨著汽車向著智能化、高端化、多元化的方向發展,汽車輕量化已經大勢所趨;而激光焊接技術作為重要的一個加工技術,將大力推動汽車輕量化制程,成為汽車輕量化路上的得力助手。

結語

(1) 激光焊接技術是用于汽車制造零部件加工的關鍵技術,其中激光拼焊板是最成熟產品。

(2) 激光拼焊鋼帶技術的高焊接速度和裝卸效率,降低了制造成本,同時也帶來了零部件減重的可能性,這也使生產成本得以降低。

(3) 國外鋼鐵公司,尤其是歐洲地區的鋼鐵公司,具有豐富的鋼材深加工生產經驗,可根據下游汽車廠用戶的需求生產出滿足汽車設計和制造要求的產品。

(4) 隨著新興汽車市場,尤其是中國汽車工業的發展,國外鋼鐵公司與國內大型鋼企合資建設激光拼焊板生產線。此外,汽車板生產企業也采取與汽車廠、擁有激光拼焊技術的鋼鐵企業合資興建的方式,逐步開拓市場穩定用戶、提高工藝技術水平。
 
 
 
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