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车身焊接更大的灵活性-远程激光焊接

                           发表日期:2022-12-24

考虑到汽车制造的复杂性和数量,需要使用高效、大批量的流程来保证生产效率和质量。远程激光焊接在提高定位速度和降低机器人头部与工具之间实现连接的关键性方面提供了更多优势。虽然这项技术的成本较高,但它在提高生产率、提高整体质量和几乎消除停机时间方面提供的性能肯定会补偿初始资本投资。

飞行中的远程激光焊接

远程激光焊接有三个基本前提条件:

  • 首先,需要固体激光器作为光束源。固态激光器能够通过高度灵活的光纤电缆传输激光束,这在使用多轴机器人连接 3D 空间中的组件时是必需的。
  • 其次,需要具有出色光束质量和适当功率的激光器。光束质量是衡量激光器聚焦能力的指标,远程焊接所需的长焦距需要出色的光束质量(即 4 至 8 mm-mrad),以便在工件。对于汽车车身生产中的远程焊接,通常使用大约 4 至 6 千瓦的激光功率。
  • 第三个必要的先决条件是焊缝的精确定位,这需要机器人和扫描仪控制之间的轴同步。这允许在扫描仪控制中编程的焊接形状,比方说“C”形,实际上是“C”形,机器人以不同的速度在待焊接的零件上移动。一些控制架构使用“时间”同步。这里的问题是,如果机器人速度因任何原因改变,焊缝形状也会改变,因为轴不同步。

优化流程

使用远程焊接头进行动态焊接时,可以实现任何选定形状和尺寸的焊接模式。独立于机器人速度,精确的焊缝形状可以用于连接部件——这是一个相当笨拙和不精确的机器人无法完成的任务。
虽然线性焊缝需要的法兰宽度明显小于电阻点焊,但有时其他形状(例如 C 形焊缝)可在增加强度和减轻重量之间提供理想的平衡(如图 1)。无论是圆形、C 形还是 S 形焊缝,激光焊缝的尺寸、布置和方向都可以优化焊接组件的重量和强度。
除了能够通过战略性地采用焊缝形状来优化强度和重量外,与电阻点焊的双面接触相比,激光焊接的单面接触还提供了另一个优势:与开口截面相比,封闭截面的刚性要高得多,从而提高了车辆强度,同时减轻了重量和成本。

车身焊接更大的灵活性-远程激光焊接
图1

增大的吞吐量

与电阻点焊相比,远程飞行焊接代表了汽车部件的一种更有效的焊接替代方法。远程飞行焊接几乎可以完全消除将点焊枪从一个焊接位置移动到另一个焊接位置时相对较长的重新定位时间。扫描焊接头的连续运动与扫描镜对激光焦点的快速定位相结合,使吞吐量显着增加。不仅如此,在相同的焊接强度下,与电阻点焊相比,激光焊接只需要一小部分时间。
而这些节省的时间增加了产量。对于白车身,钣金厚度通常在 0.6 至 1.8 毫米之间,每个焊点需要大约两秒,而类似的激光焊缝可以在不到 0.4 秒的时间内生成。因此,仅焊接时间就减少了五分之一。

效率提升

一个远程飞行激光焊接站可取代多达五个传统电阻点焊站。同时,只需一个或两个夹具就足以连接结构部件。这允许厂家在生产中处理不同的组件,或者可以在一个激光焊接站中执行不同的过程,例如除了激光焊接之外的激光打孔。与电阻点焊相比,生产时间最多可缩短 80%。
如果只比较加工速度,4KW激光功率下的焊接速度大约快六倍;在 6KW时,它大约快十倍。在高占空比和最大激光输出功率下,生产能力可能提高五倍。

当然,远程激光焊接的优势不仅在数量上,焊接质量同样出色。因为远程激光焊接降低了生产公差,一方面,与普通的焊接工艺相比,它使部件承受更少的热输入和机械应力。零件不会变形那么多,它们的结构几何形状也不会受到影响。另一方面,较少的定位和夹紧程序有助于提高焊接部件以及整个车身的尺寸稳定性。
由于在部件和车辆性能方面的优势,尽管生产工具和激光器的成本相对较高,但与电阻点焊相比,远程激光焊接的总体成本较低。实现的节省与显着提高的灵活性相关,因为可以在同一条远程焊接线上焊接不同的车身样式。很长一段时间以来,远程处理的使用并不局限于由金属板制成的门、侧壁或后中心组件。越来越多的汽车零部件供应商使用它来生产其他组件,例如保险杠、摇臂导轨、轮舱或仪表板托架。

新耐视远程扫描焊接系统能精确的定位焊缝,缩短周期时间,工件和设备的公差都将得到补偿,量身定制焊接形状以优化部件强度,产出量更高,工作站更少,且成本有效降低。

       
   
 

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