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激光应对汽车最棘手的焊接挑战

                           发表日期:2023-1-28

自四十多年前首次工业应用以来,激光一直在应对连接挑战。其中一个是在各种汽车动力系统部件(如离合器、轴、齿轮和托架)中取代电子束焊接。动力系统带来的焊接困难有很多,其中之一是要求具有低变形和高产量的高纵横比焊缝。
从早期开始,数以万计的激光材料加工应用已经在全球汽车生产设施中实施。然而,现代车辆中一些最具挑战性的应用是在焊接领域。

焊接镀锌钢

镀锌钢的焊接一直是熔接工艺面临的挑战。由于锌涂层的高挥发性,即使采用激光成功焊接镀锌钢也需要很多年,因为锌会从熔化区蒸发,从而导致多孔的焊缝。
直到大约十年前,这个长期存在的问题才有了可行的解决方案,而且它是基于多年前获得的知识。如果要焊接的部件之间存在约 200 微米的小开口,则锌会横向蒸发,而不是通过熔池蒸发。挑战始终是如何快速、反复地创造那个空缺。
飞行焊接通过两步过程解决了这个问题。在第一步中,使用激光和扫描仪以每个凹坑约 10 毫秒的速度在一个面板上放置 200 微米高的凹坑。然后将第二块面板放置到位、夹紧并焊接。其结果是在适合汽车生产的周期时间内实现出色的焊接。

增强美学的钎焊

激光钎焊是汽车产品设计师手中有用且普遍的工艺工具。白车身接头(例如车顶到侧面板和行李箱盖和后挡板等悬挂面板)利用激光钎焊增强美感、进行工艺优化和实现成本节约。例如,车顶到侧板的非激光钎焊接头是一种“沟槽接头”,接头通过电阻滚焊连接。连接后,在接缝处涂上密封胶以确保水密性。最后,借助长塑料成型件填充U形接头并使其美观。而激光钎焊消除了对密封剂和成型的需要,从而节省了时间和金钱。

铜铝的焊接

激光非常适合熔接专门用于汽车电池的材料,例如铜和铝。
激光的高聚焦能力和功率产生狭窄、深穿透的焊缝,最大限度地减少了导热性、热膨胀和凝固收缩的不利影响。用于轻量化应用的铝部件和面板的连接同样得到激光焊接工艺的帮助,同时受益于激光的高产量和增强的灵活性。例如,单个激光器可以在不到 50 毫秒的时间内从一个焊接站切换到另一个焊接站,从而使激光器成为生产车间的共享资源。

异种材料的焊接

激光焊接提供的特性通常有助于解决困扰异种材料连接的问题。大多数其他传统的熔接技术加剧了诸如热导率、熔化温度和热膨胀系数的差异,以及金属间化合物层的厚度和变形量或残余应力等问题。
激光已经证明铝与钢的连接成功,但其他挑战仍然存在,例如电化腐蚀和材料伸长率的差异,这些都会导致可见面板起皱。

轻量化设计

对于汽车产品设计师来说,激光是一种独特的工具,可以减轻车辆的多余重量。激光焊接提供了多种接头设计,可以通过增加强度、减小封装尺寸、最小化或无凸缘以及减少或消除额外的附加强化补片或模制件来重新设计部件。总之,这些特征为减少质量和增强美学提供了无数途径。
在 70 年代,汽车工程师首先认识到激光在解决最关键的聚变挑战方面的价值。四十年后,应用以前所未有的速度增长,这可以归因于激光连接本身的基本好处之外的几个原因。一些这样的优点包括低热输入、最小变形、优异的强度、高产量、消除二次过程、减小部件尺寸和重量等。

新耐视拥有 30 多年的激光加工技术研发和应用经验,自主研发的激光焊接设备如激光钎焊头激光飞行焊系统3D质量检测系统已成功应用于上汽、东风、广汽、江淮等汽车集团并取得了良好的声誉,为客户提升产品竞争力添砖加瓦。

       
   
 

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