作为奇瑞公司的技术亮点之一,激光钎焊技术在奇瑞公司A5系列车型焊装生产线上的应用提高了工作效率,降低了生产成本,实现了完美的车身焊接外观质量。
激光焊接优势显著
在汽车制造业中,电阻点焊是最常用的焊接方法,但其工艺存在焊接飞溅大、电极头使用寿命短、缝接搭边量较大等难以解决的问题,而CO2焊、MIG焊、铜钎焊等焊接方法受电流电压的影响很大,稳定性难以得到可靠保证。
近年来,激光焊接作为一种高质量、高精度、低变形、高效率和高速度的焊接方法,正成为金属材料加工与制造的重要手段,越来越广泛地应用在汽车制造等领域。
激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属表面,通过激光与金属的相互作用,金属吸收激光转化为热能使金属熔化后冷却结晶形成焊接。在实际工程应用中,其优点主要表现在以下几个方面:
(1)激光束的激光焦点光斑小,功率密度高,可焊接一些高熔点、高强度的合金材料;
(2)自动化程度高,焊接速度快,功效高,可方便地进行任何复杂形状的焊接;
(3)热影响区小,材料变形小,无需后续工序处理;
(4)激光束易于导向、聚焦,实现各方向变换;
(5)生产效率高,加工质量稳定可靠,经济效益和社会效益良好。
当然,与传统的焊接方法相比,激光焊接设备昂贵,一次性投资较大,技术要求也很高,目前在我国工业中的应用还相当有限,但生产效率高和易实现自动控制等显著特点使其非常适于大规模生产线和柔性制造,我公司就已经在A5系列车型的焊装生产线上采用了激光焊接技术,其成功应用已经显现出它的特点和优势。
焊接工艺
这里以我公司A5系列车型行李箱盖外板分总成激光钎焊工艺为例介绍激光焊接的优势和价值。
A5系列车型的车身焊接板件采用的是冷轧低碳钢板(厚0.8~1mm),钎焊焊丝采用φ1.2mm的硅青铜合金焊丝(CuSi3)。
主要焊接工艺过程是:激光发生器发出的聚焦光束首先照射在焊丝表面上,使焊丝受热充分熔化形成高温金属熔体,熔体流入下面板件之间的缝中,在合适的激光加热条件下,熔体与板件间可以形成良好的冶金结合钎焊层,实现良好的连接,而板件本身则不会被激光的高温严重熔蚀损伤。工艺原理如图1所示。
激光钎焊系统的组成 我公司采用的激光钎焊系统由主控PLC、激光焊接机器人、工装夹具、激监控系统、激光发生器、循环水冷却器和送丝机构等组成(见图2),其中主控PLC负责与激光焊接机器人、工装夹具之间的通信及协调配合及整个系统的安全保护,机器人则主控激光发生器、循环水冷却器、送丝机构之间的通信、协同工作。 图2 激光钎焊系统的组成 (1)主控PLC 本系统的主控PLC采用SIEMENS-S7-300,CPU为315-2DP。S7-300是模块化中小型PLC系统,它能满足中等性能要求的应用,特点是模块化,易于实现分布控制,易于用户掌握,而且当控制任务增加时可自由扩展。 (2)激光焊接机器人 该系统采用FANUC-M710i工业机器人,控制柜型号为R-J3Ib,采用了新一代的交流伺服电机和基于32位微处理器的智能控制器。内置sealing tools工具函数,可根据机械人的运行速度实时调节激光的功率和送丝速度。拥有RS232、ModelA/B、ProcessI/O及Profibus等通信接口。 (3)工装夹具
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