Aufgrund seiner Vorteile einer hohen Energiedichte, einer tiefen Eindringtiefe, einer hohen Präzision und einer starken Anpassungsfähigkeit ist das Laserschweißen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau, Elektronik, Automobilbau, Schiffbau und Kernenergietechnik weit verbreitet. Insbesondere in der Automobilproduktion ist das Laserschweißen sowohl in der Karosseriebaugruppe als auch in der Automobilteilproduktion weit verbreitet.
Aufgrund seiner Vorteile wie hohe Energiedichte, tiefe Eindringtiefe, hohe Präzision und hohe Anpassungsfähigkeit wurde das Laserschweißen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau, Elektronik, Automobilbau, Schiffbau und Kernenergietechnik allgemein geschätzt. Insbesondere in der Automobilproduktion ist das Laserschweißen sowohl in der Karosseriebaugruppe als auch in der Automobilteilproduktion weit verbreitet. Laut einschlägigen Statistiken werden 50% bis 70% der Autoteile in entwickelten europäischen und amerikanischen Industrieländern durch Laserbearbeitung hergestellt. Unter diesen werden hauptsächlich Laserschweißen und -schneiden verwendet. Das Laserschweißen ist in der Automobilproduktion zum Standard geworden.
Laserschweißanwendungstechnik
Technologie des Schweißens 1.Laser für Automobilkarosserie
Die Karosserie ist eine typische dünne Platten- und Schalenstruktur. Es besteht aus niedriglegiertem, hochfestem, dünnem Stahlblech, das durch Stanzen, Schneiden und Formen zu einem Deckel geformt und durch Schweißen zusammengefügt wird. Die Anzahl der Schweißpunkte in der Karosseriebaugruppe kann mehrere Tausend betragen. Das traditionelle Schweißen verwendet das Widerstandspunktschweißverfahren. Der Widerstandspunktschweißprozess verwendet zwei Elektroden, um das Werkstück aus zwei Richtungen zusammenzudrücken, die beiden Überlappungsstücke unter Druck zu setzen und mit Energie zu versorgen, um eine Lötverbindung zwischen den Kontaktflächen zu bilden, und die Werkstücke miteinander zu verschweißen. Um die Verbindungs- und Formanforderungen zu erfüllen, muss ein bestimmter Abstand zwischen den Lötstellen eingehalten werden. Beim Punktschweißen werden die Schweißzangen unter die Werkstückkante geschweißt und die Flanschbreite muss 16 mm betragen; Während beim Laserschweißen einseitig geschweißt wird, beträgt die Flanschbreite nur 5 mm. Durch die Umstellung des Punktschweißens auf Laserschweißen können 40 kg Stahl pro Fahrzeug eingespart werden.
Die schmalen und tiefen Schweißnähte, die beim Laserschweißen entstehen, dringen leicht in das Werkstück ein. Es gibt keinen mechanischen Kontakt zwischen dem Laserkopf und den zu schweißenden Teilen und es gibt keine mechanische Beanspruchung bei der Bearbeitung. Die Zugfestigkeit und Dauerfestigkeit der Laserschweißnaht entsprechen der des Grundwerkstoffs und erfüllen die Anforderungen an die Tragfähigkeit. Dies kann die Dicke des Komponentenmaterials verringern und das Körpergewicht verringern. Da das Laserschweißen vom Computer gesteuert wird, verfügt es über eine hohe Flexibilität und Manövrierfähigkeit und kann Türen, Leitbleche, Getriebe und Instrumententafeln mit speziellen Formen schweißen. In Verbindung mit Glasfaserübertragungssystemen und Robotern können Sie Automobilmontagelinien automatisieren.
2. Laser schneidertechnologie
Die Laserschweißtechnologie ist einer der erfolgreichsten und offensichtlichsten Vorteile des Laserschweißens in der Automobilindustrie. Als die Automobilindustrie das erste Mal maßgeschneiderte Bleche einsetzte, ging es hauptsächlich darum, das Problem der unzureichenden Breite des vom Walzwerk gewalzten Stahlblechs zu lösen und die Anforderungen der Automobilindustrie an breite Bleche durch maßgeschneiderte Schweißtechnik zu erfüllen. Mit der Entwicklung der Automobilindustrie werden maßgeschneiderte Bleche in Richtung unterschiedlicher Dickbleche entwickelt, und Stahlbleche unterschiedlicher Dicke können maßgeschneidert geschweißt werden. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Zweck von maßgeschneiderten Automobilstahlplatten wirklich erreicht. Die Erfindung der Laser-Tailor-Welded-Plate-Technologie wurde erstmals 1985 in der Produktion des Audi 100 angewendet. Bei der Laser-Tailor-Welded-Technologie werden Stahlbleche mit unterschiedlichen Stahlqualitäten, -typen, -qualitäten und -dicken entsprechend den Leistungsanforderungen verschiedener Teile ausgewählt der Karosserie bei der Laserkörperherstellung. Durch Laserschneiden und Schneiderschweißen werden bestimmte Teile der Fahrzeugkarosserie wie Seitenwände, Bodenplatten, Türinnentüren, Säulen usw. (siehe Abbildung 1) zusammengeschweißt und anschließend gestanzt, um das Gewicht der Fahrzeugkarosserie zu verringern und gleichzeitig sicherzustellen die Stärke der Fahrzeugkarosserie. Diese Technik hat eine Reihe von Vorteilen:
1) Reduzieren Sie die Anzahl der Teile und Geräte sowie die Verfahren für eine große Anzahl von Stanzvorgängen. Schneiderschweißen kann einstückig ausgebildet sein. Entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen an die Festigkeit verschiedener Teile werden Bleche unterschiedlicher Dicke miteinander verschweißt und anschließend erneut gestanzt. Gleichzeitig kann die Präzision der Fahrzeugkarosserie verbessert und eine große Anzahl von Stanzverarbeitungsgeräten, -verfahren und -formen reduziert werden.
2) Bauteilgewicht reduzieren. Aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Stahlplatten zum Spleißen können beschichtete Stahlplatten verwendet werden, um die Lebensdauer von Teilen zu erhöhen, die leicht korrodieren. Dünnere Stahlplatten können für Teile verwendet werden, die keine Lasten oder leichte Lasten tragen, sowie für hochfesten Stahl Platten können für Teile verwendet werden, die Lasten tragen. Es müssen keine Versteifungen mehr geschweißt werden, was die Karosseriestruktur erheblich vereinfacht, wodurch der Stahlverbrauch und die Produktionskosten gesenkt, das Karosseriegewicht verringert und letztendlich der Energieverbrauch des Automobils gesenkt werden.
3) Verbesserung der strukturellen Qualität und Zuverlässigkeit von Bauteilen. Da kontinuierliches Schweißen anstelle von diskontinuierlichem Punktschweißen und Nieten verwendet wird, werden die Steifigkeit, Befestigung und Sicherheit der Fahrzeugkarosserie erheblich verbessert.
4) Bietet die Möglichkeit, Großraumfahrzeuge herzustellen. Aufgrund von Walzwerkbeschränkungen ist es nicht möglich, Stahlbleche mit zu großer Breite herzustellen, und die Anforderungen der Automobilindustrie an breite Bleche werden immer dringlicher. Das Laserschweißen ist ein effektiver und wirtschaftlicher Prozess. Durch das Laserschweißen sieht das Auto schöner und komfortabler aus.
Optimieren Sie das Design basierend auf der Analyse der Karosseriestruktur und wählen Sie einige typische Stahlplatten für das Schneiderschweißen aus, um die Materialausnutzung zu verbessern, den sekundären Verarbeitungsprozess zu eliminieren und die Anzahl der Formen erheblich zu reduzieren. Nach dem Einsatz von Tailor-Welded Panels in der Seitenfertigung der Toyota Motor Corporation, Japan, wurde die Anzahl der Teile um 66% reduziert, die Anzahl der Formen von 20 auf 4 reduziert und der Materialeinsatz von erhöht 40% bis 65%. Beim Laserschweißen nach Maß kann ein mittelgroßes Auto 9 kg verlieren, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen.
Derzeit entwickeln große ausländische Stahlunternehmen energisch lasergeschnittene Schweißproduktionslinien. ArcelorMittal verfügt über 35 lasergeschnittene Schweißproduktionslinien, und seine Produkte machen mehr als 50% des europäischen Marktes aus. Italiens Solblank hat 14 Laser-Tailored-Welding-Produktionslinien in der Produktion und plant auch die Einrichtung von 4 Laser-Tailored-Welding-Produktionslinien in Großbritannien und den USA. ThyssenKrupp hat Joint Ventures in Indonesien und den USA (Detroit) gegründet. British Steel hat ein spezialisiertes Zentrum (Unternehmen) gegründet, das Automobilherstellern maßgeschneiderte Rohlinge liefern kann. Auch die Vereinigten Staaten und Japan haben ähnliche Unternehmen gegründet. Gegenwärtig machen in Westeuropa hergestellte maßgeschneiderte Rohlinge 70% der weltweiten Gesamtproduktion aus, 20% in den USA und 10% in Japan.