高能束焊在汽车工业中的应用(中)

HEATS · 发表于 2010-9-12 15:25:31

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　　利用大功率CO2激光器可将焦点调到距镜头2.5m，采用数控系统操纵聚焦镜进行精确转动以形成扫描激光束，用以焊接相距约2.5m处的车身工作面，其功率最大可达37kW，最大焊速4m/s最大加速度达100m/s2，焊缝位置准确度为±0.5mm。丰田公司1985年开始应用激光拼焊板胚，把5块不同厚度的板材用激光拼焊成为整体板胚，经冲压成为车身侧围，可以节约大量的厚板材，省略了许多机械加工工序，并且没有挠曲和变形。另外，奔驰300SEL轿车顶盖也同样采用了激光拼焊技术，成效卓著。意大利菲亚特公司正准备用激光焊接逐步取代传统的点焊工艺，焊接操作也由安装在可移动托架上的机器人承担，机器人具有激光选择器，激光器的功率为2.5kW。据KUKA公司的研究人员介绍，车身上600个激光焊点用一个激光头只需12min就可以全部焊完。激光焊接的车身整体性好，对减振、安全都有利。

　　用激光叠接焊代替电阻点焊，可以取消或者减少电阻焊所需的凸缘宽度，例如用传统的点焊工艺需要100mm宽的凸缘，而用激光焊只需1.0-1.5mm宽，这样，平均每辆车可以减少50kg质量。用传统点焊焊接2片0.8mm的钢板冲压件，平均是20点min，焊距25mm，即速度为0.5m/min，用激光焊速度可以达到5m/min以上。采用激光焊接技术，不仅降低成本，还大大提高了生产效率。

　　激光焊还用于汽车其他部件如离合器、传动齿轮、底盘、轮盘钢圈等的焊接。美国福特汽车公司用4.7kW。CO2激光焊机焊接车轮盘钢圈，钢圈厚1mm，焊速为25cm/min。该公司还采用6kW激光系统建成汽车底盘自动化生产线，整条生产线由电子计算机控制，仅需一个操作工人。意大利菲亚特公司用激光焊接汽车同步齿轮，费用只比老设备提高1倍，生产效率却提高5-7倍。日本汽车电器厂用2台1kW激光焊接点火器中轴于拨板地组合件，日产1万件，熔深1.2mm，焊速3.5件/s。美国阿符科公司研制的HPL型工业用CO2激光焊机，功率为15kW。用于焊接汽车转动组件的2个齿轮，焊接时间为1ms，同心度控制在0.05mm之内，每小时可以焊接1000余个组件。在美国通用公司中，激光焊接操作均由机器人承担。德国大众汽车公司用CO2激光焊接轿车底板。在Audi500型轿车底板拼焊线上，焊装线全自动化，配有焊缝监控系统，焊缝长1950mm，板厚0.9mm，热影响区1mm，焊缝光亮平整，焊缝强度好于母材，焊接单件时间为20s。

　　在国内，为满足汽车车身高速激光焊接的需要，华中科技大学与武汉钢铁公司采用激光焊接技术进行汽车用超宽钢板的拼焊。已完成的超深冲钢板的激光焊机研究表明：接头的力学性能、深冲加工性能与母材相当，并且无变形，焊接速度高达2.2-3.0m/min。长春一汽与北京产学研中心共同研制红旗新型轿车的激光接长拼焊技术。上海雷欧激光设备厂成功地进行五十铃汽车变速器齿轮的激光焊接加。

　　3电子束焊接的应用

　　电子束焊具有能量密度高、穿透能力强、热效率高、精密易控及多功能等优点，在工业领域的各个行业得到了广泛的应用，尤其是自20世纪60年代日本富士重工和美国通用汽车公司率先采用电子束焊接变速箱齿轮和飞轮以来，电子束焊接便在汽车工业中得到了广泛地应用。日本三菱电器多田公司每年要向世界各地提供约100台电子束焊机，其中,80%用于汽车工业。德国大众汽车公司的一个齿轮加工车间内就装有20余台电子束焊机。目前，世界上几乎所有的汽车制造厂都引入了电子束焊接设备。电子束焊接主要用于焊接汽车工业中的如下零部件：手动变速箱中的复合多联齿轮；自动变速箱中的行星齿轮变速器及液力变速器；涡轮增压器；ABS刹车系统的液压容器；空气包系统的气体发生器；后桥以及其他零件，如活门、火花塞、摇杆组件、配电器凸轮、喷嘴、活塞、离合器、轮缘座、轮轴、连杆轴帽、移动导管、档油圈、曲轴、轮轴、变速器托架、刹车带、飞轮等。根据国外资料报道，在汽车工业中至少有40多种零部件是采用电子束焊接。

　　德国PTR公司不仅将电子束用到汽车的各个部位焊接，而且焊接过程是全自动的“傻瓜”型控制，电子束焊机已被安装在生产线中。如：齿轮的焊接设备在生产线中可自动完成机加后零件的清理、装配和焊接，一旦有人或者非正常物体进入工作区，设备会自动中断运行，避免造成伤害，这种设备虽然十分昂贵，但仍受到了奔驰、宝马等公司的青睐。

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