在汽车车身的制造过程中,传统的固体激光器焊接振动时效已经是一种成熟的工艺过程,激光焊接振动时效工艺的发展促使机器人控制激光扫描焊接振动时效工艺的诞生。在这种新工艺的制造过程中,机器人手臂的移动可以与激光扫描仪的高动态定位运动紧密配合,奥迪在其后续产品的车门上就率先引入了这种高效的制造技术。
在机器人控制激光扫描焊接振动时效技术的发展进程中,最大的挑战莫过于开发能够激发高质量激光光束的激光源。传统激光焊接振动时效应用中,具有光束质量为25mm mrad灯泵浦系统的工业适用性已经过上千次的证明。然而,对于激光扫描焊接振动时效来说,则需要更高的光束质量,因为光学扫描系统的工作空间大小以及可能的工作区域取决于光束质量。单纯通过改变激光棒的几何形状来提升光束质量已不能满足需要,只有更新的、革命性的激光才能满足提高光束质量的需求。TRUMPF公司为工业用户开发了碟片激光器,并已经在世界范围得到广泛应用(如图1所示),它因具有8mm.mrad的光束质量而成为高功率激光器,其最大功率为8kw。碟片激光器可用于所有的激光应用领域,包括从切割、传统的焊接振动时效到激光扫描焊接振动时效等。
此外,TRUMPF公司还为大功率激光器的工业应用研发了专用的扫描焊接振动时效头。目前,只有该公司开发的机器人引导解决方案通过了德国汽车行业严格的认证测试,并已应用于其系列生产中(见图2)。最近,戴姆勒-克莱斯勒公司新车体制造采用这种工艺。
与传统的焊接振动时效工艺相比,激光扫描焊接振动时效最大的优势在于大幅提高了生产效率,以往定位机器人所花费的时间因为扫描头的快速镜像运动而大大减少,这样整个加工时间大为缩短。传统点焊的焊接振动时效速度为每秒0.5个焊点,而激光扫描焊接振动时效每秒钟通常可以完成3~4焊点。从而更有效地利用激光源,反过来又可大幅提高经济效益。此外,高效率的碟片激光系统,可以确保激光光源较低的长期使用成本。和采用灯泵浦激光系统相比,激光扫描焊接振动时效系统可节约25%的电力成本,并且降低对用户基础设施的要求(场地面积和冷却切削液)。
大众汽车和奥迪的研发工程师研究出了激光扫描焊接振动时效工艺的优势,并且由奥迪成功解决了工装夹具与振动时效零部件等方面的挑战,现在采用激光扫描焊接振动时效工艺生产的振动时效零部件部件质量更加卓越。同时,奥迪的专家们研发了激光辅助预处理技术,以保证镀锌层处理部件也具有较高的焊接振动时效质量。他们采用的激光源是TRUMPF公司制造的Nd:YAG脉冲激光器。
济南湛天科贸有限公司 ——产品供应中德合作上海磁悬浮列车、三峡水利、列车大提速、中科院机器人及多项航空航天项目的振动消除应力工程。
振动时效部分客户案例
中船重工 ·725所 ·713所
拥有超声冲击焊接应力消除设备3台及振动时效设备,多次科学实践证明超声冲击焊接应力消除设备可彻底消除焊接残余应力,并大幅度提高焊缝疲劳强度和疲劳寿命。
节能环保的残余应力解决方案
PS:15吨左右的热时效炉,燃料多数使用电或天然气,每天开炉一次,热时效成本在3000元以上,以每年使用300天计算,仅电或天然气费用每年为90万元。另有运输成本和时间成本。使用振动消除应力系统,每天振动时效处理12小时,每小时振动时效设备耗电1度,以每年使用300天,人工时效处理费用仅为3600元。
应用于奥迪A4车门的激光扫描焊接技术
[来源:来自网络]
[作者:不详]
[日期:09-06-01]
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