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激光焊接在白车身上的应用现状

2016/7/29    来源:互联网    作者:张妍      
关键字:激光焊接  白车身  激光飞行焊  激光钎焊  激光填丝熔焊  
以北京奔驰装焊车间为背景,介绍激光焊接系统的组成及北京奔驰常用的激光焊接技术:激光飞行焊、激光钎焊、激光填丝熔焊。对比分析激光飞行焊与传统点焊技术的优缺点,结果表明,激光飞行焊接在时间效益、焊缝质量、智能化自动化、设备稳定性甚至经济效益方面都优于传统电阻点焊。

0 前言

    激光焊接作为一种高效精密的焊接方式,相比传统的焊接工艺,具有单位热输入量少、热变形小、焊缝深宽比大、焊接速度高、焊缝强度普遍高于母材等优点,广泛应用于航天、汽车等工业领域。随着激光焊接技术和自动控制技术、机器人技术的结合,现已广泛地用于车身底板、侧围车架、车顶、车门及车身总成等部分和车身大型覆盖件的焊装中,成为车身装配时的主要工艺手段。北京奔驰引进戴姆勒奔驰先进激光焊接技术对侧围、后围、车门、前纵梁总成、后备箱盖等进行焊接加工。在此以北京奔驰为背景,介绍激光焊接技术,并对比激光焊接技术与其他焊接技术的优缺点。

1 激光焊接系统组成

    激光焊接系统主要由激光源、激光工作头、冷却系统、激光房、机器人、PLC、送丝系统、激光焊接质量检测单元及激光功率检测等组成。

    (1)激光源。激光源即激光发生器,是激光焊接系统的热源供应。从1960年第一台红宝石激光器问世以来,现在市场上已经有多种激光发生器,且光束质量也得到不断提高,为激光加工技术的发展奠定了基础。

    (2)激光工作头。激光工作头是指激光加工工具,不同的激光加工工艺对应不同的激光加工工具。

    (3)冷却系统。由于激光的发生无法避免散发大量热量,为保证激光源正常工作,需要使用冷却系统来保证激光源温度恒定。

    (4)激光房。激光对眼睛与皮肤伤害较大,因此激光焊接需要在一个密闭空间激光房里进行,并搭建完整有效的安全机制。激光房内安装有监控系统,用于监控激光焊接设备工作状态。

    (5)机器人。机器人作为焊接工作的执行装置,与激光工作头、激光源等其他设备通讯,控制、配合下属设备完成焊接工作。

    (6)PLC。它是工作站的总指挥官,控制工装夹具、各种信号、工作顺序等。

    (7)送丝系统。激光熔丝焊接需要送丝系统,一般送丝系统由控制单元、丝桶、主送丝管、伺服驱动单元组成。

    (8)激光焊质量检测系统。可高效检测激光焊焊接质量,分为在线检测及离线检测。在线检测系统是指在激光焊焊接过程中进行的检测,一般检测焊接强度或记录焊接过程中焊接录像及各参数变动。离线检测一般用于检测焊缝外观焊接质量。

    (9)激光功率检测系统(PMM)。用于测量激光功率大小。激光工作头上安装有压缩空气喷气口来减少在激光焊接过程中飞溅、焊尘等在保护镜片上的附着,但长期工作无法避免保护镜片的污染。保护镜片的污染会降低激光出光功率,影响焊接质量,甚至烧毁保护镜片。北京奔驰采用的激光功率测量系统,每加工一定数量的工件测量一次功率,提醒工作人员及时检查更换保护镜片。

    (10)压缩空气单元。一般激光焊接头都会配有压缩空气吹气装置,以减少焊尘对镜片的附着。以北京奔驰飞行焊接为例说明激光焊接系统的搭建,如图1所示。

图1 飞行焊接系统简图

图1 飞行焊接系统简图

    北京飞行焊接选用德国TRUMPF公司生产的碟片式激光发生器TruDisk4002~TruDisk6602作为激光源,使用激光光纤连接激光工作头,选用TRUMPF公司生产的PFO 3D作为飞行焊工作头,选用BOSCH公司开发的焊接控制器MPC为激光焊接控制器,选用hema公司设计的在线质量检测系统visir,选用PRIMES公司的PMM作为激光功率检测装置。

2 常用的激光焊接技术及应用

    白车身上常用的激光焊接技术有激光飞行焊、激光钎焊、激光熔焊。

2.1 激光飞行焊

    激光飞行焊即激光机器人的扫描焊接,机器人携带的激光工作头通过振镜高速扫描,在不接触工件的情况下完成高速焊接。在汽车白车身装焊车间,激光飞行焊常用于连接两搭接板。与传统电阻焊相比,激光飞行焊具有工件变形小、减轻车身质量、速度快、强度高、节省耗材、设备稳定性好等优点。2005年大众公司进行的激光焊接技术在帕萨特轿车的大批量生产过程中的应用显示,与传统的电阻焊相比,激光焊接每个焊点的生产成本节省了30%~50%。激光飞行焊工作过程不接触工件,因此设备故障率及设备备件更换率很低,工作稳定。这就意味着设备完成安装调试后的后期投入很小。以北京奔驰C级车的生产厂为例,比较自动电阻点焊及激光飞行焊接的优缺点。

    北京奔驰激光飞行焊主要用于侧围、后围、车门、底盘前纵梁总成的焊接。C级车焊装生产车间飞行焊接设备两套,主要用于底盘前纵梁的焊接及的焊接。北京奔驰C级车装焊车间的电阻点焊采用ARO公司生产的焊枪,共205套,选用BOSCH公司生产的控制器,选用Lutz公司提供的修磨器。激光飞行焊与电阻点焊的特点对比如表1所示。

责任编辑:屈婷婷
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