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激光在白車身製造領域的應用

發布時間:2017/9/5     信息來源:http://www.mediaworksasia.com   作者:激光切割機    0

激光以其光束能量密度極高、加熱範圍小、焊縫及熱影響區域窄、切割和焊接速度快、深寬比大和焊接變形小等優點,在白車身製造領域得到廣泛應用。自1985年德國蒂森鋼鐵公司生產出第一批寬幅的激光拚焊板並走向商業化以來,激光的應用越來越廣泛。近幾年來,在國內幾個主流的汽車企業也相繼使用了激光焊接技術。

激光拚焊板在汽車製造業中的運用

1.)汽車輕量化和安全性促進了激光拚焊板技術的發展

拚焊板可以由兩個或兩塊以上相同或不同厚度、不同材質、不同塗層的鋼質材料沿直線或曲線經激光焊接而成,在激光焊接中,材料對接而不是搭接,這樣得到的焊縫具有良好的特性。

拚焊板工藝的出現解決了由傳統的單一厚度材料所不能滿足的超寬度鋼板及對材料不同部位具有不同性能要求的工藝問題,這樣製成的麵板結構能達到最合理的金屬組合,以車門內板為例,為了保證功能的需要,車門內板上的主體必須具有一定的柔性,而麵板的前後部需要一定的強度,如果采用傳統的衝壓成形方法就需要另外設計加強板,而采用拚焊板技術,可將三塊不同厚度的鋼板拚焊成一個整板,即可衝壓成形。

1985年蒂森克虜伯公司與大眾汽車公司合作,在奧迪100的地板製造技術中首次采用了激光焊接剪裁胚板技術,開創了激光焊接技術在世界汽車製造技術領域運用的先河。目前,采用該項技術已經使蒂森克虜伯公司成功地為世界各地的用戶焊接數千萬件產品。以實用技術為導向的產品研發和對各個生產領域生產技術的掌控等因素,是激光拚焊板技術成為推動汽車整車設計的新一輪創新工藝浪潮。

隨著人們對提高汽車結構安全性和減輕車身重量、降低油耗要求的關注,激光拚焊板這一新技術已經在全球汽車業興起。

激光加工技術促進汽車高強度鋼板的運用

1.)汽車可靠性和旅客的安全性提高使得高強度鋼板得以運用

隨著汽車工業的快速發展以及人們需求的不斷提高,節能、安全、環保成為大家關注的話題,因此,高強度鋼(屈服強度大於210N/mm2)和超高強度鋼板(屈服強度大於550N/mm2)的應用日益增加,事實上,高強度鋼已成為頗具競爭力的汽車輕量化材料,它在抗碰撞性能、耐蝕性能和成本方麵較其他材料仍具有較大的優勢,安全法規也是推動高強度鋼應用的重要動力,如今已經成為汽車生產商廣泛使用的特殊材料。

采用高強鋼製造汽車殼體的優勢很明顯,其抗拉強度是其它普通鋼的幾倍,這樣就能在不影響車體結構強度的同時減少鋼板厚度;另一個優勢是,較之以前普通鋼需裝多個配件作為加強筋,現在隻有一個殼體而無需安裝配件,這樣就可以減少配件數量,簡化裝配過程,降低生產成本,能夠有效降低汽車油耗。如今,大量的汽車生產商和他們的配件供應商都對高強板用於車體產生了濃厚興趣。這種高強鋼和超高強鋼運用於汽車製造,得益於現代兩大先進的技術:衝壓硬化和激光加工。

2.)衝壓硬化的實現

過去,高強鋼和超強鋼的成型問題是阻礙其在汽車製造業廣泛應用的原因。如今,人們已經找到解決此問題的方法:衝壓熱成形加水冷硬化處理,在成形之前,先將鋼材加熱超過900度。然後進行快速深壓,水冷模具緊緊壓住工件直到溫度降下來,一般情況下,溫度降至170度。由於這一過程發生極為迅速,鋼材中會產出馬氏體組織,因而大大增加剛的抗拉強度。

最近幾年,這種加工工藝使得汽車製造發生了革命性的變化,大眾汽車公司是這一工藝的主要先行者,它是最早將高強鋼運用在汽車製造業的公司之一,從某種程度上講也是第一家自己製造熱衝壓高強鋼的汽車公司,2004年秋天展示的帕薩特標誌著在每輛汽車中大量使用熱衝壓件的開始。這些車的乘客車廂、B柱、中央煙道以及車頂部、兩側麵板大多采用了高強鋼作為結構件。

3.)激光無磨損切割

然而,熱衝壓僅僅是解決問題的第一步,高強鋼的硬度一般高於切割工具,這對工具的磨損很大。激光加工可以解決這個難題,不管切割硬度多大的材料,激光切割完全不會磨損。特別是對於強度高達1500MPa的鋼板,幾乎沒有其他經濟可行的加工方法可以替代激光切割。這種情況下,機械衝壓和切削設備的使用壽命會大大縮短,而激光切割除了完全沒有磨損問題之外,還具有安裝時間短,可以靈活更換產品和樣品等生產優點。尤其對於窄邊角或小區率的曲線,更是機械切割不可比擬的。

激光切割過程中,隻有很小的熱變形,幾乎不會使材料產生翹曲,其精度也非常出色。關鍵之處就在於在各種運用中掌握好激光功率、切割速度與材料特性以及厚度之間互相匹配的關係,否則容易出現粗糙、毛刺或燒結點,甚至出現鋼板根本不能切穿的現象。

盡管激光加工技術有很多優點,但競爭依然存在,市場希望加工周期變得更短,以便少地購買設備,減少投資。解決這一問題的關鍵是優化工藝,不斷完善係統。TRUMPF集團今年推出的新型係統trulasercell700係列,可以大大縮短加工周期,目前已運用於大漲帕薩特B側圍的切割中,B側圍采用熱成型高強鋼,硬度很高,可承受很大壓力。高強鋼所製的B側圍增加了耐衝撞力,提高了汽車的安全性。

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