美国三大汽车集团(通用、福特、克莱斯勒公司)、欧洲汽车制造公司(如RENAULT、VOLVO、AUDI、BENZ和BMW公司)生产线上采用大量激光焊接机器人,德国大众公司在Audi A6、Golf A4、Passat 等品牌车型的车顶均采用激光焊接。奔驰、宝马、大众、沃尔沃等众多国际知名汽车公司都已将激光焊接技术大量应用在车身制造工艺中,以保证产品质量和技术先进性,这意味着现代汽车制造已离不开激光焊接。
1、激光焊接介绍
在汽车车身制造中,激光焊接应用较为成熟的是车顶激光焊和后盖激光钎焊技术以及坯板的拼板焊。激光焊工艺具有减轻车身重量,增加车身刚性等优点。
激光焊与常规钎焊、CO2焊之比较,见表1。
表1激光焊、钎焊与CO2焊的比较
图1 顶盖激光钎焊与电阻点焊的比较
电焊点焊装饰效果激光钎焊免装饰
图2 电阻点焊与激光钎焊在顶盖应用的外观对比图
2、激光焊接汽车应用案例
国外汽车品牌先后于上世纪八十年代逐步采用激光焊应用于汽车车身制造,国内武汉法利莱切割系统工程有限公司通过技术攻关,凭借自主品牌激光焊接设备,先后成功竞标神龙、江淮、通用及江铃项目,打破国外技术垄断。激光焊接应用于汽车行业主要表现在以下几个方面:
2.1车顶激光钎焊
图3车顶与侧框外板的搭接示意图
图4车顶焊接示意图
在车顶的机器人编程及焊接实践中,关键在与确定焦点的大小和相对位置。如图4所示,锥形体代表入射激光,斑点代表落在焊缝表面的激光焦点,两个搭接的阴影块分别代表待焊的车顶和侧围零件。调整聚焦镜组与焊缝上下的距离L就可以改变焦点的大小,调整左右的距离便可确定焦点相对于车顶和侧框的位置。
2.2激光拼板焊
图5 全自动激光拼焊生产线
图6由拼焊板生产的汽车车身零部件
2.3后备箱激光钎焊
图7 后盖焊接示意图
如图7所示为后盖的焊缝走向,其中两个“下坡”和“上坡”位置为机器人姿态控制的难点,很容易造成机器人行走时的抖动,从而影响送丝的不稳定性,直接导致假焊、焊料堆积、缩孔和其它焊接缺陷。
2.4其他部件激光焊接应用
2.4.1 汽车双向筒式减震储油缸筒的激光焊接
为了提高车辆的舒适性和平顺性,现代多数汽车(特别是轿车)在悬架系统内部都安装了减震器,并且以液力减震器为主。由于双向筒式减震器质量小、性能稳定、工作可靠而被广泛采用。由于减震器储油缸筒在工作过程中经受高压作用,因而必须有良好的气密性和拉伸断裂抗力。
图8汽车双向筒式减震储油缸筒的激光焊接
图9飞行激光焊接原理
图10飞行激光焊接系统及其加工工件效果
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